JPH06168222A - プラントのシミュレーション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】システム制御と独立に、各種データを所望の態
様で所望の時期に簡単に収集・蓄積でき、この収集デー
タを用いて所望の態様でシミュレーションモデルを高精
度に解析することにある。 【構成】システム構成部に共有されるメモリを備えた密
結合データ伝送装置に、前記システム構成部とは独立に
前記メモリを共有し、且つプラントの制御情報である伝
送データの収集・蓄積・抽出を行うと共に収集データを
取出し、そのデータを用いてシュミレータの動作検証を
行うデータデータ収集データベース１７及びシミュレー
タ解析用ワークステーション１８からなるデータ収集解
析装置を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、密結合データ伝送装置
を用いたプラントのシミュレーション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種機械制御システムや各種プラ
ント制御システムでは、機能分散処理を行うため、いわ
ゆる密結合データ装置が使用されるようになってきた。

【０００３】この密結合データ装置は、システム構成部
で共有されるメモリ（共有メモリ）を有しており、該メ
モリと各システム構成部で所定の処理を行わせるように
したものである。そして、各システム構成部がループ状
に結合される場合、共有メモリは各結合点に配設され
る。

【０００４】かかる従来のループ式の密結合データ伝送
装置を用いたシミュレーション装置の例を図４により説
明する。図４に示す密結合データ伝送装置を用いたシミ
ュレーション装置は、プラント制御用のものであり、伝
送ループ１には、データ伝送制御装置２，３，４が設け
られている。このデータ伝送制御装置２，３，４にはイ
ンターフェース装置５，６，７を介してプラントシミュ
レーション計算機８、プロセス入出力装置９、プラント
制御用プログラマブルコントローラ１０が接続されてい
る。プロセス入出力装置９には検出・駆動部１１が接続
されている。

【０００５】各データ伝送制御装置２，３，４は、それ
ぞれ共有メモリ（図示せず）を有している。この共有メ
モリには、プラントシミュレーション計算機が出力した
制御データと、プラント制御用プログラマブルコントロ
ーラ１０が出力したデータと、プロセス入出力装置９が
出力したデータと、検出・駆動部１１からの帰還データ
がそれぞれ記憶され、その記憶内容は各メモリ間をサイ
クリックに伝送されるようになっている。

【０００６】上記検出・駆動部１１は、機械のモータや
各種アクチュエータ、また各種センサやリミットスイッ
チ等である。これらモータや各種アクチュエータは、プ
ラント制御用プログラマブルコントローラ１０から出力
される制御データに基いて駆動されるものである。ま
た、各種センサやリミットスイッチ等からの帰還信号は
前記共有メモリに記憶され、帰還結果はプラントシミュ
レーション計算機８やプラント制御用プログラマブルコ
ントローラ１０に利用されるものである。

【０００７】ところで、このような密結合データ伝送装
置を用いたプラントのシュレーション装置においては、
プロセスデータを各構成部が共有メモリを介して容易に
共有することができる。

【０００８】従って、未知の制御系を新たにプラント制
御システムに導入するような場合にには、データ収集・
解析用の構成部を単に追加するのみで、他の構成部に影
響を与えることなくプロセスデータを収集し、そのデー
タを用いてシミュレーションを行うことが可能なプラン
トのシミュレーション装置を構成できる。この場合、オ
ペレータ（解析者）は、次の手順でデータの収集、解析
作業を行う。

【０００９】（１）オペレータ（解析者）は、必要デー
タを収集するために、まずプロセス入出力装置９にレコ
ーダ１２を接続し、次いでプラントシミュレーション計
算機８にデータ収集指令を出す。 （２）プラントシミュレーション計算機８は、データ収
集指令に基いて、所定のタスクでプロセス入出力装置９
を制御する。 （３）プロセス入出力装置９は、例えばアナログ出力基
板（図示せず）から所定のデータを出力する。 （４）レコーダ１２は、プロセス入出力装置９から出力
されるデータに基いて、タイムチャートや各種グラフを
表示する。 （５）解析者は、レコーダ１２の表示を見て解析する。
また、解析結果に基いてプラントシミュレーション計算
機８の内容を変更する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
密結合データ伝送装置を用いたプラントシミュレーショ
ン装置では、次のような問題点があった。

【００１１】すなわち、制御系のシミュレータを構築す
るような場合には、さまざまな角度からの解析を同じ条
件下で行い、ときには試行を繰返し、統計解析によって
モデリングを行ったりする必要があるが、従来のシステ
ムではデータに収集に手間と時間がかかり、しかもシュ
ミレータの精度を一過性のチェックしかできないという
問題があった。

【００１２】本発明は上記の問題を改善し、システム制
御と独立に各種データを簡単に所望の態様で所望の時期
に収集でき、またこの収集データを所望の態様で所望の
時期に取出して制御対象モデルを解析してシミュレータ
の精度の向上を図ることができるプラントのシミュレー
ション装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、システム構成部に共有されるメモリを備えた
密結合データ伝送装置に、前記システム構成部とは独立
に前記メモリを共有し、且つプラントの制御情報である
伝送データの収集・蓄積・抽出を行うと共に収集データ
を取出し、そのデータを用いてシュミレータの動作検証
を行うデータ収集解析装置を備える。

【００１４】

【作用】このような構成のプラントのシミュレーション
装置にあっては、データの収集・蓄積・抽出装置とシミ
ュレータ解析装置が密結合データ伝送装置の共有メモリ
を共有し、密結合データ伝送装置の他の構成部とは独立
に、データの収集・蓄積及び該データを用いて制御対象
モデルの解析を行う。

【００１５】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を参照して説明
する。

【００１６】図１は本発明によるプラント制御用の密結
合データ伝送装置を用いたプラントシュミレーション装
置の構成例を示すブロック図である。図示の密結合デー
タ伝送装置を用いたプラントのシミュレーション装置に
データ収集・蓄積・抽出装置及びシミュレータ解析用ワ
ークステーションを追加した形のもので、図４に示した
構成部分と同一の機能を果たす構成部分には同一の符号
を付けて示してある。データ収集・蓄積・抽出装置は、
伝送ループ１に介在させた２つのデータ伝送制御装置１
３，１４とインターフェース装置１５，１６を介して該
装置１３，１４のそれぞれに接続されるデータ収集デー
タベース１７とシミュレータ解析用ワークステーション
１８より構成されている。シュレータ解析用ワークステ
ーション１８には、インターフェース装置１９を介して
レコーダ１２が常時接続されている。各データ伝送制御
装置１５，１６には、他のデータ伝送制御装置３，４と
同様の共有メモリが備えられている。次に上記データ伝
送装置の各部のデータ処理とそのデータの流れについて
図２により説明する。

【００１７】図示のように、各データ伝送制御装置３，
４，１３，１４には、共有メモリＭ（Ｍ1 〜Ｍ4)が内蔵
されている。各共有メモリＭの内容は、各構成部によっ
て読取り可能であり、また各構成部は自己に割当てられ
た記憶部分にそれぞれ所定のデータＤ1 〜Ｄ4 が書込み
可能なメモリである。

【００１８】プラント制御用プログラマブルコントロー
ラ１０は、共有メモリＭ2 の内容を読取りつつ、所定の
シーケンス動作をして、接続機器への制御データを所定
番地に書込んで行く。例えば、プロセス入出力装置９か
らの帰還信号を入力して、所定の条件下で所定のアクチ
ュエータに駆動信号を与えるようにしてある。

【００１９】プロセス入出力装置９は、共有メモリＭ1
の内容を読取って、接続機器に駆動信号を与えると共
に、各種センサやリミットスイッチの検出データＤ2 を
所定番地に書込んで行く。

【００２０】データ収集データベース１７は、共有メモ
リＭ4 の内容を読取って所定のシーケンスに基いて所定
のデータを所定の態様で収集し、収集データＤ3 を所定
の番地に書込んで行く。ここで、所定のシーケンストと
は、予め設定されたシーケンス、またはシミュレータ解
析用ワークステーション１８が指令するシーケンスであ
る。大量データの取扱いに際しては、比較的小容量のデ
ータバッファを対応させるようにしても良い。

【００２１】シミュレータ解析用ワークステーション１
８は、共有メモリＭ3 の内容、特にデータ収集データベ
ース１７が出力したデータＤ3 を読取って、その値を用
いて制御対象シミュレーションモデルの解析を行うと共
に、解析結果をレコーダ１２に出力し、また一部の解析
結果をデータＤ4 として共有メモリにＭ3 の所定番地へ
書込んで行く。解析プログラムは、解析目的に応じ、所
定の解析結果の表示を行うように、また所定のプラント
制御を行うように適宜作成される。

【００２２】以上説明したシステム構成とすることによ
って、図３（ａ）に示すようなフィードバック制御系に
おいて、例えば現状の古典制御理論に基いて設計したコ
ントローラを現在制御理論（最適レギュレータ、Ｈ∞制
御等）を用いたコントローラにアップデートするような
場合には、まずシミュレーションによって十分なる機能
の検証を行う必要がある。この場合、図３（ａ）の制御
対象部分はコントローラによる制御理論に係わらず同一
であるから、実際に制御中のオンラインでの目標値、制
御偏差、操作量及び出力を同時性を保つようにデータ収
集データベース１７に収集・蓄積する。

【００２３】一方、シミュレーション解析用ワークステ
ーション１８は、図３（ｂ）に示すように制御対象部分
がモデル化され、ソフトウェアで実現された制御対象部
分シミュレータが実装されている。また、データ収集デ
ータベース１７に蓄積されたデータの中から操作量と出
力データを同時性を保つように順番に取出し、操作量デ
ータは制御対象部分シミュレータの入力とする。さら
に、データ収集データベース１７から取出した出力デー
タをシミュレータ解析用ワークステーション１８で例え
ば両者の差を取って誤差が見えるようにする。ここで
は、この両者の誤差はレコーダ１２に出力する。

【００２４】オペレータ（解析者）は、この結果から制
御対象部分のシミュレータの精度を実データを用いて確
認することができるので、実際の制御対象の出力に制御
対象部分シミュレータのモデルをチューニングすること
ができる。

【００２５】なお、上記実施例では、データ収集・蓄積
・抽出解析装置をデータ収集データス１７とシミュレー
タ解析用ワークステーション１８とに分けて構成した
が、これはシステム簡素化の都合によるものであり、こ
れら２つの装置１７，１８を一体的に構成するようにし
ても良いことは言うまでもない。この他、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しな
い範囲内で適宜変更して実施することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、シス
テム構成部に共有されるメモリを備えた密結合データ伝
送装置に、システム構成部とは独立にメモリを共有し、
プラントの制御情報である伝送データの収集・蓄積を行
うと共に収集データを取出し、その取出されたデータを
用いてシミュレータの動作検証を行うシミュレーション
解析装置を備える構成としたので、システム制御と独立
に簡単且つ容易に各種データを所望の態様で所望の時期
に収集・蓄積でき、しかも収集データを用いて所望の態
様でシミュレーションモデルを解析してシミュレータの
精度を向上を図ることができるプラントのシミュレーシ
ョン装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプラントのシミュレーション装置
の一実施例を示すシステム構成図。

【図２】同実施例のデータ伝送装置における各部の処理
とデータの流れを説明するための図。

【図３】同実施例の作用効果を説明するための図。

【図４】従来の密結合データ伝送装置を用いたプラント
のシミュレーション装置を示すシステム構成図。

【符号の説明】

１……伝送ループ、３，４，１３，１４……データ伝送
制御装置、６，７，１５，１６，１９……インターフェ
ース装置、９……プロセス入出力装置、１０……プラン
ト制御用プログラマブルコントローラ、１１……検出・
駆動部、１２……レコーダ、１７……データ収集データ
ベース、１８……シミュレータ解析用ワークステーショ
ン。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 システム構成部に共有されるメモリを備
   えた密結合データ伝送装置に、前記システム構成部とは
   独立に前記メモリを共有し、且つプラントの制御情報で
   ある伝送データの収集・蓄積・抽出を行うと共に収集デ
   ータを取出し、そのデータを用いてシュミレータの動作
   検証を行うデータ収集解析装置を備えたことを特徴とす
   るプラントのシミュレション装置。
2. 【請求項２】 データ収集解析装置は、データ収集用デ
   ータベースと、収集データを用いてシミュレータの動作
   検証を行うシミュレータ解析用ワークステーションで構
   成された請求項１に記載のプラントのシミュレーョン装
   置。
3. 【請求項３】 データ収集解析装置の解析結果を、共有
   メモリに出力して記憶させるようにした請求項１に記載
   のプラントのシミュレーション装置。