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公開番号2024168729
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-05
出願番号2023085633
出願日2023-05-24
発明の名称プラント制御システム及びプラント制御方法
出願人横河電機株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G05B 19/05 20060101AFI20241128BHJP(制御;調整)
要約【課題】入出力機能と制御機能との連携が損なわれた場合にも制御状態を維持して、安定したプラント操業を実現する。
【解決手段】コントローラ10は、測定器41から得られる受信データを基に操作機器42を制御するための第1出力データを作成する主制御部11を備える。IO装置20は、測定器41から得られた受信データを基に操作機器42を制御するための第2出力データを作成する補助制御部23と、主制御部11及び補助制御部23と測定器41及び操作機器42との間の通信を中継する入出力部22と、連携が損なわれた場合、補助制御部23により作成された第2出力データを操作機器42へ送信するように入出力部22を制御する管理部21とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
相互に連携して動作するコントローラと入出力装置とを有するプラント制御システムであって、
前記コントローラは、
第１機器から得た受信データを基に第１出力データを作成する主制御部を備え、
前記入出力装置は、
前記第１機器から得た前記受信データを基に第２出力データを作成する補助制御部と、
前記主制御部及び前記補助制御部と前記第１機器及び第２機器との間の通信を中継する入出力部と、
前記連携が損なわれた場合、前記第２出力データを前記第２機器へ送信するように前記入出力部を制御する管理部とを備えた
ことを特徴とするプラント制御システム。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記管理部は、前記連携が維持されている場合、前記主制御部により作成された前記第１出力データを前記第２機器へ送信するように前記入出力部を制御することを特徴とする請求項１に記載のプラント制御システム。
【請求項３】
前記管理部は、前記第１出力データの前記第２機器へ送信と、前記第２出力データの前記第２機器へ送信とを排他的に制御することを特徴とする請求項２に記載のプラント制御システム。
【請求項４】
前記主制御部は、前記入出力部を介して前記第１機器から送出された前記受信データを入力として受け付け、前記入出力部を介して各前記受信データを基に作成した前記第１出力データを前記第２機器へ出力し、
前記補助制御部は、前記入出力部を介して前記第１機器から送出された前記受信データを入力として受け付け、前記入出力部を介して各前記受信データを基に作成した前記第２出力データを前記第２機器へ出力する
ことを特徴とする請求項１に記載のプラント制御システム。
【請求項５】
前記連携が損なわれた場合、
前記管理部は、前記第２出力データの前記第２機器への出力を前記入出力部に指示し、前記連携の復帰を確認すると、前記入出力部から出力された前記第２出力データを前記主制御部へフィードバックし、前記第１出力データの前記第２機器への出力を前記入出力部に指示し、
前記補助制御部は、前記連携の復帰が前記管理部により確認されるまで、前記受信データ及び前記入出力部から出力された前記第２出力データを基に、次回の前記第２出力データを算出し、
前記主制御部は、前記連携の復帰が前記管理部により確認されると、前記受信データ及び前記管理部からフィードバックされた前記入出力部から出力された前記第２出力データを基に、次回の前記第１出力データを算出する
ことを特徴とする請求項１に記載のプラント制御システム。
【請求項６】
前記連携が維持されている場合、
前記管理部は、前記第１出力データの前記第２機器への出力を前記入出力部に指示し、且つ、前記入出力部から出力された前記第１出力データを前記補助制御部へフィードバックし、
前記主制御部は、前記受信データ及び前記入出力部から出力された前記第１出力データを基に、次回の前記第１出力データを算出し、
前記補助制御部は、前記受信データ及び前記管理部からフィードバックされた前記入出力部から出力された前記第１出力データを基に、次回の前記第２出力データを算出する
ことを特徴とする請求項１に記載のプラント制御システム。
【請求項７】
前記管理部は、前記主制御部から取得したプラントの状態を表す状態情報に基づいて前記主制御部が異常状態と判定した場合、又は、前記主制御部から計画停止の通知を受けた場合に、前記連携が損なわれたと判定することを特徴とする請求項１に記載のプラント制御システム。
【請求項８】
相互に連携して動作するコントローラ及び入出力装置によるプラント制御方法であって、
前記コントローラが、
第１機器から得た受信データを基に第１出力データを作成し、
前記入出力装置が、
前記第１機器から得た前記受信データを基に第２出力データを作成し、
前記連携が維持されている場合、前記コントローラから前記第１出力データを取得して第２機器へ送信し、
前記連携が損なわれた場合、前記第２出力データを前記第２機器へ送信する
ことを特徴とするプラント制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラント制御システム及びプラント制御方法に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、石油、石油化学、化学、ガスなどを用いた各種プラントでは、工業プロセスにおける各種の状態量（例えば、圧力、温度、流量等）を制御するプラント制御システムが構築されており、高度な自動操業が実現されている。プラント制御システムは、例えば、ＤＣＳ（Distributed Control System）等である。プラント制御システムには、フィールド機器と呼ばれる現場機器（測定器、操作器）が設けられる。そして、プラント制御システムは、流量計や温度計等の各種測定器による測定結果を取得し、この測定結果に応じてバルブやアクチュエータ等の操作機器の操作量を求め、この操作量に応じて操作機器を制御する。
【０００３】
上述したような制御を行うため、プラント制御システムは、フィールド機器とのデータ交換を行う入出力機能と、入力データを利用し制御演算を実施し出力データを作成する制御機能とを有する。そして、プラント制御システムでは入出力機能と制御機能とが連携して動作することで、安定したプラントの操業が可能となる。プラント制御システムは、入出力機能と制御機能が一体化した装置で実現される場合と、入出力機能と制御機能が分離した装置で実現される場合があり、目的により選択利用することが可能である。ここでは、プラント制御装置が入出力機能と制御機能が分離した構成における入出力機能を有する装置をＩＯ（Input Output）装置と呼び、制御機能を有する装置をコントローラと呼ぶ。
【０００４】
プラント制御システムにおいて、入出力機能と制御機能とを異なる装置に配備することで、以下のようなメリットが得られる。１つには、ＩＴ（Internet Technology）技術の活用等に基づいたコントローラの高性能化による制御機能の能力アップが容易になるといったメリットが挙げられる。他にも、コントローラを計器室などの安全な環境に設置可能となることや、コントローラとＩＯ装置をスケーラブルに拡張可能となることや、ノード分離により小規模高分散化されることでメンテナンス性が高まることがメリットとして挙げられる。
【０００５】
なお、プラント施設の管理方法として、以下の様な技術が提案されている。例えば、計測された第１装置のプロセス値及び設定されたパラメータに基づいて第２装置の第１制御値を計算し、他の装置で計算された第２装置の第２制御値と第１制御値とを比較して、第１制御値を第２装置に設定するか否かを決定する技術が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１９－６１６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、プラント制御システムにおいて入出力機能と制御機能とを異なる装置に配備した場合、入出力機能と制御機能の連携が損なわれると安定したプラント操業が行えなくなるおそれがある。連携が損なわれる原因として以下の様な理由が考えられる。例えば、入出力機能と制御機能の物理的距離が離れるほど経路が複雑となるため、経路が途切れる確率が高まる。また、サーバＰＣ（Personal Computer）やクラウドの利用等といったＩＴ技術を活用するほどそれらの装置の障害により連携が損なわれるリスクが高まる。他にも、高度化した制御機能のハードウェアやソフトウェアでは、メンテナンス頻度が高まるが、メンテナンス目的で各装置の動作が一時的に停止されることが考えられ、その場合に連携が途切れることになる。
【０００８】
そして、入出力機能と制御機能との連携が損なわれた場合、操業を停止してプラントを安全な状態に移行することが行われる。プラントを一時停止した場合、再度操業を開始するまでに大きな機会損失が生じる。このように、従来、プラント制御システムにおける入出力機能と制御機能とを異なる装置に配備した場合に、安定したプラント操業を実現することは困難であった。
【０００９】
また、算出した制御値と他の装置により算出された制御値とを比較して制御に用いるか否かを決定する技術では、制御値の信頼性を向上させることはできるが、入出力機能と制御機能の連携が損なわれた場合の対処は困難である。したがって、この技術を用いても、安定したプラント操業を実現することは困難である。
【００１０】
本発明の一側面は、安定したプラント操業を実現する。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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