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公開番号2023012542
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-01-25
出願番号2022178406,2018518482
出願日2022-11-07,2016-10-07
発明の名称プロセス制御システムの安全イベントの視覚化を経時的に提供するためのシステム及び方法
出願人フィッシャー-ローズマウント システムズ,インコーポレイテッド
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類G05B 9/02 20060101AFI20230118BHJP(制御;調整)
要約【課題】プロセスプラント内の安全イベントを視覚化するためのシステム及び方法を提供する。
【解決手段】システム及び方法は、一組の原因及び一組の結果を有する原因結果マトリックス(CEM)にアクセスすることを含み、一組の原因の各々が、プロセスプラント内の条件を表し、一組の結果の各々が、プロセスプラント内で行われるべき結果を表し、一組の原因及び一組の結果が、プロセスプラント内の一組の監視される安全イベントを表す。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
プロセスプラント内の安全イベントを視覚化するコンピュータ実装の方法であって、前記方法が、
一組の原因及び一組の結果を有する原因結果マトリックス(CEM)にアクセスすることであって、
前記原因が第1軸に沿って配置され、
前記結果が第2軸に沿って配置され、
前記原因の各々が、対応する効果が対応する原因の発生に応答して起動するか否かを定義するそれぞれの原因/効果交差点でそれぞれの結果と交差し、
前記原因及び前記結果が前記プロセスプラント内の一組の監視される安全イベントを表すことと、
ユーザインターフェースを介して、前記一組の監視される安全イベントのうちの1つの監視される安全イベントの選択を受信することと、
前記監視される安全イベントの現在の状態を判定することであって、
前記現在の状態は、前記CEMの安全ロジックに対応する前記監視される安全イベントの安全レベルを示し、
前記安全レベルは、前記監視される安全イベントに対応する1以上の条件に基づいて定常状態からの前記安全イベントの状態の低下の程度を示すことと、
(i)前記監視される安全イベントの指示、及び(ii)前記監視される安全イベントの前記現在の状態を前記ユーザインターフェースに表示することと、
前記監視される安全イベントの状態の変化を検出することと、
前記状態の変化に従って、前記監視される安全イベントの更新された状態を前記ユーザインターフェースに表示することと、を含む、コンピュータ実装の方法。
続きを表示(約 2,400 文字)【請求項2】
前記監視される安全イベントの前記状態の変化を検出することが、
期間の終了に応答して、前記監視される安全イベントの前記状態の変化を検出することを含む、請求項1に記載のコンピュータ実装の方法。
【請求項3】
前記監視される安全イベントの前記現在の状態を表示することが、
前記監視される安全イベントの前記現在の状態を第1のグラフィカルオブジェクトとして表示することを含み、
前記監視される安全イベントの前記更新された状態を表示することが、
前記監視される安全イベントの前記更新された状態を、前記第1のグラフィカルオブジェクトと異なる、第2のグラフィカルオブジェクトとして表示することを含む、請求項1または2に記載のコンピュータ実装の方法。
【請求項4】
前記監視される安全イベントの前記現在の状態を表示することが、
前記監視される安全イベントの前記現在の状態を少なくとも2つの第1のグラフィカルオブジェクトとして表示することを含み、
前記監視される安全イベントの前記更新された状態を表示することが、
前記監視される安全イベントの前記更新された状態を少なくとも2つの第2のグラフィカルオブジェクトとして表示することを含む、請求項1から3のいずれか1項に記載のコンピュータ実装の方法。
【請求項5】
前記監視される安全イベントの前記更新された状態を表示することが、
前記監視される安全イベントの前記現在の状態と前記更新された状態との間の変化の程度を判定することと、
前記変化の程度を前記ユーザインターフェースに表示することと、を含む、請求項1から4のいずれか1項に記載のコンピュータ実装の方法。
【請求項6】
期間の終了に応答して、前記監視される安全イベントの前記更新された状態が変化しなかったと判定することと、
前記監視される安全イベントの前記更新された状態を前記ユーザインターフェースに表示することと、をさらに含む、請求項1から5のいずれか1項に記載のコンピュータ実装の方法。
【請求項7】
前記ユーザインターフェースを介して、前記監視される安全イベントの前記更新された状態の選択を受信することであって、前記監視される安全イベントが、一組の関連付けられた条件を有することと、
前記一組の関連付けられた条件の各々の条件状態を前記ユーザインターフェースに表示することと、をさらに含む、請求項1から6のいずれか1項に記載のコンピュータ実装の方法。
【請求項8】
前記ユーザインターフェースを介して、前記監視される安全イベントの前記更新された状態の選択を受信することであって、前記監視される安全イベントが、存在する関連付けられた条件を有することと、
前記関連付けられた条件を存在させる、前記プロセスプラント内のデバイスの指示を前記ユーザインターフェースに表示することと、をさらに含む、請求項1から7のいずれか1項に記載のコンピュータ実装の方法。
【請求項9】
(i)前記一組の監視される安全イベントのうちの追加的な1つの監視される安全イベントの追加的な指示、及び(ii)前記追加的な監視される安全イベントの追加的な現在の状態を前記ユーザインターフェースに表示することと、
前記追加的な監視される安全イベントの追加的な状態の変化を検出することと、
前記追加的な状態の変化に従って、前記追加的な監視される安全イベントの追加的な更新された状態を前記ユーザインターフェースに表示することと、をさらに含む、請求項1から8のいずれか1項に記載のコンピュータ実装の方法。
【請求項10】
プロセスプラント内の安全イベントを視覚化するためのシステムであって、
ユーザインターフェースと、
(i)一組のコンピュータ実行可能命令、及び(ii)第1軸に沿って配置された一組の原因及び第2軸に沿って配置された一組の結果を有する原因結果マトリックス(CEM)を記憶するように構成されたメモリであって、
前記一組の原因の各々が、前記プロセスプラント内の条件を表し、前記一組の結果の各々が、前記プロセスプラント内で行われるべき結果を表し、
前記一組の原因の各々が、対応する効果が対応する原因の発生に応答して起動するか否かを定義するそれぞれの原因/効果交差点でそれぞれの結果と交差し、
前記原因及び前記結果が前記プロセスプラント内の一組の監視される安全イベントを表す、メモリと、
前記ユーザインターフェース及び前記メモリとインターフェースされたプロセッサであって、前記一組のコンピュータ実行可能命令を実行して、前記プロセッサに、
前記ユーザインターフェースを介して、前記一組の監視される安全イベントの監視される安全イベントの選択を受信させ、
前記監視される安全イベントの現在の状態を判定させ、
前記現在の状態は、前記CEMの安全ロジックに対応する前記監視される安全イベントの安全レベルを示し、前記安全レベルは、前記監視される安全イベントに対応する1以上の条件に基づいて定常状態からの前記安全イベントの状態の低下の程度を示し、
前記ユーザインターフェースに、(i)前記監視される安全イベントの指示、及び(ii)前記監視される安全イベントの前記現在の状態を表示させ、
前記監視される安全イベントの状態の変化を検出させ、
前記ユーザインターフェースに、前記状態の変化に従って、前記監視される安全イベントの更新された状態を表示させる、プロセッサと、を備える、システム。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
関連出願
本特許出願は、2015年10月9日に出願された「A System and Method for Configuring Separated Monitor and Effect Blocks of a Process Control System」という名称の米国仮特許出願第62/239,657号の出願日に対する優先権及び利益を主張する、正規の特許出願であり、参照により明示的に本明細書に組み込まれる。
続きを表示(約 3,900 文字)【0002】
本開示は、一般に、プロセスプラント内のプロセス制御システムを管理することに関し、より具体的には、プロセス制御システムと関連付けられた原因結果マトリックス(CEM)を構成すること、及び該CEMに関連する監視ブロック及び結果ブロックを作成することに関する。
【背景技術】
【0003】
化学、石油、または他のプロセスで使用されているようなプロセス制御システムは、典型的に、アナログ、デジタル、またはアナログ/デジタルバスもしくはラインを介して、少なくとも1つのホストもしくはオペレータワークステーションに、及び1つ以上のフィールドデバイスに通信的に結合された、1つ以上のプロセスコントローラを含む。例えば、弁、弁ポジショナ、スイッチ、及びトランスミッタ(例えば、温度、圧力、及び流量センサ)であり得るフィールドデバイスは、弁の開閉、及びプロセスパラメータの測定等のプロセスプラント内の機能を行う。プロセスコントローラは、フィールドデバイスによって作成されるプロセス測定値及び/またはフィールドデバイスに関する他の情報を示す信号を受信し、この情報を使用して制御ルーチンを実装し、次いで、制御信号を発生させ、該制御信号は、バスまたはラインを通じてフィールドデバイスに送信されて、プロセスの動作を制御する。フィールドデバイス及びコントローラからの情報は、典型的に、オペレータワークステーションによって実行される1つ以上のアプリケーションが利用できるようになり、オペレータが、プロセスを構成すること、プロセスの現在の状態を見ること、プロセスの動作を修正すること等の、プロセスに関する任意の所望の機能を行うことを可能にする。
【0004】
加えて、多くのプロセスでは、毒性化学物質の漏洩、爆発等のプラント内の深刻な危険をもたらし得る、またはつながり得る問題が生じたときに、プロセスプラント内の重大な安全関連の問題を検出して、自動的に弁を閉じる、デバイスからの電力供給を停止する、プラント内の流れを切り換える等のために、別個の安全システムが提供される。これらの安全システムは、典型的に、標準的なプロセス制御コントローラとは別の、論理ソルバーと称される1つ以上の別個のコントローラを有し、該コントローラは、プロセス制御プラント内に設置された別個のバスまたは通信ラインを介して、安全なフィールドデバイスに接続される。論理ソルバーは、安全フィールドデバイスを使用して、特定の安全スイッチまたは遮断弁の位置、プロセスにおけるオーバーフローもしくはアンダーフロー、重要な発電もしくは制御デバイスの動作、障害検出デバイスの動作等の重要なイベントと関連付けられたプロセス条件を検出し、それによって、プロセスプラント内の「イベント」を検出する。単一の条件または2つ以上の条件の同時発生であり得るイベント(典型的に、「原因」と称される)が検出されると、安全コントローラは、弁を閉じる、デバイスをオフにする、プラントのセクションからの電力供給を停止する等の、イベントの有害な性質を制限するために、いくつかのアクション(典型的に、「結果」と称される)をとる。一般
に、これらのアクションまたは結果は、安全デバイスを、プロセスプラント内の深刻なまたは危険な条件を防止するように設計された、トリップまたは「安全」動作モードに切り換えることを含む。
【0005】
マネージャ及びエンジニア等のプロセスプラントのオペレータは、典型的に、関連する原因結果を記憶するデータベース構造を維持する。例えば、マトリックスは、複数の行及び列を有することができ、各行は、原因に対応し、各列は、結果に対応し、また、マトリックスの各セルは、特定の原因結果関係に対応する。セルは、原因及び結果それぞれの関係を示す様々なトリガーによってポピュレートすることができる。いわゆる原因結果マトリックス(CEM)は、一般に、制御システムまたはプラントの安全設計を定義する要求文書に従って構成される。制御エンジニアは、CEMを利用して、適宜に安全設計が実装されるように制御システムをエンジニアリングすることができる。しかしながら、そのようなCEMは、マトリックスの定義されたサイズによって制限され、また、しばしば、全ての所望の原因/結果データの関係を扱うのに十分な大きさではない。さらに、そのようなCEMは、連鎖化、リンク化、平準化、ループ化等のより複雑/精巧な原因/結果を扱うことができない。またさらに、大きいCEMは、制御論理への実装が面倒であり、したがって、実装中にエラーを起こし易い。適切に動作させるための安全システムの故障は、プラント人員側の深刻な負傷、さらには死亡に、また、潜在的に数百万ドルのプラント内の設備及び材料の破壊につながる可能性があるので、CEMにおけるエラーは深刻になり得るため、安全システムでは、正確なCEMを維持することが必須である。
【発明の概要】
【0006】
プロセスプラントのプロセス制御システムは、原因結果マトリックス(CEM)において定義された制御論理を達成するように実装または設計することができる安全システムを有することができ、CEMは、視覚表現で表示される、プロセスプラントの安全アクションの概要である。全般的に言えば、CEMは、プロセスプラント内の様々な安全プロトコルまたはプロシージャの基本的な原因結果関係を定義する。一般に、CEMは、一組の入力と、一組の出力とを含むことができ、一組の入力の各々は、プロセスプラント内の条件を表し、一組の出力の各々は、プロセスプラント内で行われるべき結果またはアクションを表す。さらに、一組の入力及び一組の出力のうちの少なくともいくつかは、原因-結果の対として関連され、それによって、対応する結果のアクティビティが、対応する条件または原因の発生に応答する。
【0007】
プロセス制御システムの管理者は、一組の様々な機能ブロックとしてCEMを実装することができる。しかしながら、プロセスプラントの規模及び/または複雑さに応じて、所与のCEMは、多数の原因、結果、及び原因-結果の対を含む場合があり、したがって、対応する大量の機能ブロックを実装することが必要になり得る。したがって、この実装は、時間がかかり、複雑で、面倒になる可能性があり、潜在的な実装エラーにつながる。説明されるシステム及び方法によれば、監視機能ブロック及び結果機能ブロックとしてCEM論理を実装するように説明される、分離されているが相互接続されている一組の機能ブロックとして、CEMをプロセス制御システム内に実装するための様々な技術が提供される。
【0008】
1つの実施形態において、システム及び方法は、CEM内のパターン及びグルーピングを識別することができ、また、識別したパターン及びグルーピングに従って一組の監視ブロック及び一組の結果ブロックを実装することができ、したがって、CEMの実装の複雑さを低減する。一実装例において、CEM内のデータのグルーピング(例えば、CEMの列)は、CEMのその一部分によって定義される論理の数値表現として定義して、CEM論理を実装するために使用される機能ブロック(例えば、監視及び結果ブロック)内にCEMの論理が実装されることを理解し、検証する、簡単であまり複雑でない様態を提供す
ることができる。またさらに、CEM(例えば、CEMの行及び/または列)を分析し、かつ再順序付けまたは再配設して、より良好な、より論理的な、より容易に実装される、等の、一組以上の原因結果ブロックとして実装されるCEM論理のグルーピングを提供するために、ツールを使用することができる。
【0009】
本開示は、CEMを管理するための追加的な技術を提供する。具体的には、本明細書で説明されるシステム及び方法は、CEMがインタラクティブ機能を含むように構成するために使用することができる。例えば、構成されたCEMは、CEMの原因結果関係を構成する安全プロトコルを詳述する1つ以上の文書にアクセスするリンクもしくは選択肢、プラントに実装されたときにユーザが特定の結果に関する以前の条件もしくは動作をより容易に理解することを可能にするための、CEMの1つ以上の結果の現在及び/もしくは過去の状態を表すグラフ、ならびにCEMの原因結果に関連するデバイスを含むプロセスプラントの図を含むことができる。
【0010】
加えて、CEMに含まれるしばしば大量の情報のため、エンジニアは、プロセス制御システムに含まれる任意の不一致またはエラーを識別することが困難であり得る。本明細書で提供されるシステム及び方法は、さらに、リバースエンジニアリング技術及びシステムを実装して、デバイスによって実際に実装されるCEM論理、及びプロセスプラントの制御論理(またはいくつかの実装例において、プロセス制御システム内の監視及び結果ブロック)を定義する試験CEM、ならびに特定のプロセスプラントのための必要な安全プロトコルを自動的に作成することを可能にする。故に、本明細書で説明されるシステム及び方法は、試験CEMと既存のCEMとを比較して、プラント動作の実際の構成と設計文書に詳述され得る構成との間の任意の不一致またはエラーを識別することができる。
(【0011】以降は省略されています)

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