JPH10508965A - 機器構成部よりなるプラントの制御システムの設計方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 機器構成部からなるプラントの制御システムの作成を機械的に実施することができるように、各機器構成部の運転に必要なパラメータがデータベース（ＤＳ_i）に記憶され、これを基にして測定及び／又は制御プロセス（ＭＳＰ_i）が作成される。各測定及び／又は制御プロセス（ＭＳＰ_i）に対してはその実施に適当な構成部品が選択され、フローチャート（ＡＰ_i）の範囲内で互いに結合される。プラントに対して重要な知識を基にして自動化構造部（ＡＳ）が設けられ、各フローチャート（ＡＰ_i）が制御システムの作成のための自動化構造部（ＡＳ）に割り当てられる。

Description

【発明の詳細な説明】 機器構成部よりなるプラントの制御システムの設計方法 この発明は機器構成部よりなるプラントの制御システムの設計方法に関する。 さらに、この発明はこの設計方法を実施するための装置に関する。 機器構成部よりなる複合プラント、特に発電プラントの運転の際に、プラント 或いはまた総合プラントの機器構成部の現在状態を検出するために種々の量を測 定する必要がある。さらに、プラント或いはまた総合プラントの機器構成部を制 御するために制御信号が機器構成部内部の制御ユニットに送られなければならな い。検出量の測定プロセス（センサ技術）及びプラント部分の制御プロセス（制 御技術）はプラントの制御システムにまとめられている。 複合プラントの設計に際してはプラントの制御のための制御システムが構築さ れなければならない。このためには制御システムのために必要な構成部品の選択 の他に構成部品を相互に接続することも必要である。さらに、制御システムの構 成部品或いはハードウェア機器と、制御システムのコンセプト或いはソフトウェ アとの間の横断的結合が構築されなければならない。これは通常、中央の計画所 において行われる。 制御システムの設計に必要な工程は手動で行われるので、非常にコストを要す る。制御システムのコンセプトの予め定められた構造によっては設計された制御 システムは個々にはプラントに合わせることができない。その上、中央計画所に おける制御システムの手動的な構築により構築された制御システムのコンセプト は柔軟性がなく、従ってプラントの建設現場ではもはや変更が不可能である。 この発明の課題は、機器構成部からなるプラントの制御システムの設計方法で あって、少なくとも部分的に機械的に実施可能であり、各プラントに対しては個 々にプラントに適合させることが可能なものを提供することにある。そしてこれ を特に好適な装置によって達成しようとすることにある。 上記のような設計方法に関して、この課題は、この発明によれば、 ・プラントの各機器構成部の運転に必要なパラメータがデータベースに記憶され 、 ・このデータベースに基づいて測定及び／又は制御プロセスが作成され、 ・各測定及び／又は制御プロセスに対してその実施に適した構成部品が選択され 、フローチャートの範囲内で互いに結合され、 ・プラントに対して重要な知識を基にして自動化構造部が与えられ、 ・各フローチャートが制御システムの作成のために自動化構造部に割り当られる ことにより解決される。 この発明は、この場合、プラントの制御システムの設計のための全プロセスが 数個の、特に５個のプロセスステップに分割され、しかもこのプロセスステップ の各々がその性質により自立的なモジュールにおいて機械的に実施可能なように 設定されるという考えから出発している。このようなモジュール構造により全工 程が自動化可能である。しかし、プラントの複合性に応じて、プロセスステップ のただ１つだけ或いは幾つかを自動化することもできる。 この方法は、その場合、プラントの制御システムの設計のために基礎としてそ のプラントから出発するように構成されている。それ故、この方法は任意のプラ ントに対して適用可能である。プラントに対するコンセプトから出発して制御シ ステムはこれにより個々に各プラントに適合される。 好ましくは、この種の方法において測定及び／又は制御プロセスの構築、選択 された構成部品相互の結合及びフローチャートの自動化構造部への割り当てのプ ロセスステップが完全に自動化される。 各測定及び／又は制御プロセスに対する構成部品の選択は所定の基準に従って 操作員によって手動で行うことができる。しかしながら高い信頼性に加えて構成 部品の最大可能な多様性の下で選択され得るようにするために、各測定及び／又 は制御プロセスのための構成部品の選択はデータバンクに蓄積されている各構成 部品に対して特有なデータに基づいて行うのが合目的的である。 この特性データは、その場合、例えば各構成部品の完全な技術的仕様を含むこ とができる。しかしこの特性データは、構成部品の基本的な機能態様だけを記述 した少なくとも１つの核心データベースを含む。特に有利な構成においては構成 部品の選択は専らこの機能的な核心データベースを基にして行われる。それ故、 プラントの制御システムに対する完全なコンセプトは必要な構成部品の機能態様 だけに基づいて作成される。これにより制御システムコンセプトの作成における 高い柔軟性が保証される。その後のステップにおいて初めて、基本的な機能態様 を満たす適当な構成部品が組入れられる。このことは、設計方法が先ず個々の構 成部品には無関係であり、従ってフレキシブルであるという特別な利点を持つ。 この方法の最終段階で初めて実際の構成部品が組入れられるので、変更修正は容 易に行うことができる。 プラントの制御システムの構成のための装置に関しては、この課題は、この発 明によれば、 ａ）プラントを記述するデータベースを基礎にして測定及び／又は制御プロセス を作成する構造モジュール、 ｂ）適当な構成部品を選択し、測定及び／又は制御プロセスの各々に対するフロ ーチャートの範囲内でその構成部品相互を結合する分析モジュール及び ｃ）各測定及び／又は制御プロセスのフローチャートを所定の自動化構造部に割 り当てるための結合モジュール からなる装置によって解決される。 機器構成部からなるプラントの制御システムの設計プロセス工程の最初に各機 器構成部の運転に必要なパラメータがデータベースに記憶される。これは手動或 いは自動化により行われる。プラントを記述するデータベースは構造モジュール に導かれる。構造モジュールではこのデータベースに基づいて測定及び／又は制 御プロセスが作成される。この測定及び／又は制御プロセスは、測定及び制御を 実現するコンセプトを含む。それには測定及び制御の基本的な作用態様及び基本 的な機能フローが記述されている。 測定及び／又は制御プロセスに対するコンセプトは次いで分析モジュールに与 えられる。分析モジュールにおいては各測定及び／又は制御プロセスに対してそ の実施に適した構成部品が選択される。この選択は好ましくは測定及び／又は制 御プロセスに記述された機能フロー及び構成部品の基本的機能態様に基づいて行 われる。これらの構成部品の結合のために各測定及び／又は制御プロセスに対し てフローチャートが形成される。このようにして形成されたフローチャートは結 合モジュールに導かれる。 この結合モジュールにおいては各測定及び／又は制御プロセスのフローチャー トの所定の自動化構造部への割り当てが行われる。それ故、制御システムは必要 な構成部品及び結合要素を含む回路構造の形で作成される。 分析モジュールに利用可能な構成部品を介して必要な情報を導き得るようにす るために、合目的的には分析モジュールに特にデータバンクの形で、構成部品の 特徴データを記憶する記憶モジュールが結合されている。 特に有利な構成においてはモジュールは可動のケーシングに配置されている。 これにより、プラントの制御システムの設計のための装置がフレキシブルにかつ 場所に拘束されずに適用可能となる。 この発明により得られる利点は特に、機器構成部からなるプラントの制御シス テムの設計のための方法を数個のブロセスステップで構成する際にこのプロセス ステップの各々が自動化され得るということにある。プロセスステップは互いに 無関係であるから、この方法の部分的な或いは完全な自動化が可能である。 この発明の実施例を図面を参照して説明する。図は発電プラントの制御システ ムの設計のための装置を概略的に示す。 詳細には示されていないが、発電プラントは他の機器構成部の他に例えばター ビン及び発電機構成部１を含む。この機器構成部１の中にはタービン２が軸４、 ６及び伝導装置８を介して発電機１０と結合されている。発電機１０において発 生した電気出力を送電するためにケーブルシステム１１が設けられている。 タービン２は発電プラントの蒸気タービンであり、高圧部２ａと低圧部２ｂと を含む。タービン２の高圧部２ａには高圧蒸気流入管１２、中圧蒸気流入管１４ 及び中圧蒸気排出管１６が配置されている。蒸気の出口側ではタービン２の高圧 タービン部２ａが低圧蒸気配管１８を介してタービン２の低圧部２ｂの入力側に 結合されている。タービン２の低圧部２ｂの出口側には蒸気排出管２０が配置さ れている。高圧蒸気流入管１２は弁２２により閉鎖可能である。低圧蒸気配管１ ８は弁２４により閉鎖可能である。 タービン及び発電機構成部１は発電プラントの多くの機器構成部の中の１つで ある。発電プラントを制御するために制御システムが設けられる。このために、 例えば機器構成部１に対して、運転状態を監視しかつ制御するために重要なパラ メータが検出され、プラントの制御システムによって監視される。場合によって は制御指令によって発電プラントの運転状態が制御される。 発電プラントの制御システムを設計する際に各機器構成部の運転のために必要 なパラメータがデータベースに記憶される。タービン及び発電機構成部１の監視 のために重要なパラメータは、例えば、圧力ｐ₁、温度Ｔ₁及び蒸気量Ｑ₁で表さ れる供給された高圧蒸気の状態である。さらに、タービン２の高圧部２ａから抽 気され圧力ｐ₂、温度Ｔ₂及び蒸気量Ｑ₂で表される中圧蒸気の状態である。さら に、タービン２の高圧部２ａから取り出される圧力ｐ₃、温度Ｔ₃及び蒸気量Ｑ₃ で表される低圧蒸気の状態である。さらに、タービン２の低圧部２ｂから取り出 される圧力ｐ₄、温度Ｔ₄及び蒸気量Ｑ₄で表される低圧蒸気の状態、並びに発電 機１０において発生し電流Ｉ、電圧Ｕ及び電力Ｐで表される電気出力である。 ダービン及び発電機構成部１の運転に必要なこれらのパラメータは第一のプロ セスステップにおいてデータベースＤＳ_iに記憶される。例えばパラメータ「供 給された高圧蒸気の状態」に対しては３つのデータベースＤＳ₁、ＤＳ₂及びＤＳ₃ が作られる。その場合、ＤＳ₁は供給された高圧蒸気の圧力ｐ₁を、ＤＳ₂は温度 Ｔ₁を、そしてＤＳ₃は生蒸気量Ｑ₁を表す。各データベースは、その場合、パラ ーメータに対する目標値並びに許容最高値或いは最小値を含む。 データベースＤＳ_iの作成は手動或いは自動化により行われる。データベース ＤＳ_iは構造モジュール４０に導かれる。データベースＤＳ_iを基礎に構造モジュ ール４０においては測定及び／又は制御プロセスＭＳＰが作成される。その場合 、例えばデータベースＤＳ₂の情報、例えば「生蒸気の温度Ｔ₁が測定され、でき るだけ６００℃の近くでなければならない、しかし４００℃より低くても８００ ℃を越えてもならない」という情報が測定プロセスＭＳＰ₂の作成に考慮される 。測定プロセスＭＳＰ₂は従って温度Ｔ₁の測定に適した温度センサを含む。測定 プロセスＭＳＰ₂は詳しくは示されていないが、さらに、温度センサから供給さ れるデータの加工のための温度センサに付属する評価ユニット及びデータ移送の ために必要な接続要素を備える。同様な方法でタービン及び発電機構成部１の運 転に重要な他の全てのパラメータ、特に圧力ｐ₁、ｐ₂、ｐ₃及びｐ₄、温 度Ｔ₂、Ｔ₃及びＴ₄、蒸気量Ｑ₁、Ｑ₂、Ｑ₃及びＱ₄、電流Ｉ、電圧Ｕ及び出力Ｐ に対して測定及び／又は制御プロセスＭＳＰ_iが作られる。 測定及び／又は制御プロセスＭＳＰ_iは接続線４５を介して分析モジュール５ ０に供給される。分析モジュール５０は接続線５２を介してデータバンク５４に 接続されている。データバンク５４には構成部品の特有な特性データＫＤが蓄積 されている。この特性データＫＤは少なくとも各構成部品の基本的な機能態様を 含む。この特性データＫＤを基にして分析モジュール５０において各測定及び／ 又は制御プロセスＭＳＰ_iに対して必要な構成部品が選択される。この選択は、 構成部品の基本的な機能を記述した特性データＫＤの一部である特性レコードＫ Ｓを基にして行われる。例えば測定プロセスＭＳＰ₂、即ち供給された生蒸気の 温度Ｔ₁の測定のためには、３００℃及び９００℃の間の温度幅で機能するとい うことにより好適な温度センサが選択される。同様に測定プロセスＭＳＰ₂「供 給された生蒸気の温度測定」の他の構成部品が、温度Ｔ₁の測定のためのこの温 度センサと互換性があるように選択される。それにより分析モジュール５０にお いて各測定及び制御プロセスＭＳＰ_iに対するフローチャートＡＰ_iが作成される 。選択された構成部品は各フローチャートＡＰ_iの範囲内で結合される。その場 合、例えば、温度センサが電力線を介して制御モジュールと接続されるという結 果が得られる。 発電プラントに対して重要な知識を基にして自動化構造部ＡＳが設けられる。 この自動化構造部ＡＳは、例えば「５つの自動化段階が設けられ、自動化段階の １つは発電プラント監視所の範囲に設けられる．．．」等のような情報を含む。 フローチャートＡＰもまた所定の自動化構造部ＡＳもそれぞれ１つの線５６、 ５８を介して結合モジュール６０に導かれる。この結合モジュール６０において 各測定及び制御プロセスＭＳＰ_iのフローチャートＡＰ_iが自動化構造部に割り当 てられる。その場合、例えば「供給される生蒸気の温度測定の制御ユニットはタ ービンホールの範囲の自動化段階に配置される」ということが確定される。それ により蒸気発電プラントの制御システムが作成される。この制御システムを設計 する装置は制御システムのコンセプトの他に必要な構成部品リスト並びに例えば ケーブルのような必要な接続要素のリストを提供する。 構造モジュール４０、分析モジュール５０及び結合モジュール６０は、図示さ れていないが、可動ケーシングに配置することができる。これにより制御システ ムの構成のための装置は場所に拘束されることなく、従ってフレキシブルに適用 可能となる。モジュール構造は好ましいことにこの装置の保守及びその拡張を簡 単にすることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．機器構成部（１）からなるプラントの制御システムの設計方法において、 ・各機器構成部（１）の運転に必要なパラメータ（ｐ₁、Ｔ₁、Ｑ₁）がデータベ ース（ＤＳ_i）に記憶され、 ・このデータベース（ＤＳ_i）を基にして測定及び／又は制御プロセス（ＭＳＰ_i ）が作成され、 ・各測定及び／又は制御プロセス（ＭＳＰ_i）に対してその実施に適した構成部 品が選択され、フローチャート（ＡＰ_i）の範囲内で互いに結合され、 ・プラントに重要な知識を基にして自動化構造部（ＡＳ）が設けられ、 ・各フローチャート（ＡＰ_i）が制御システムの作成のための自動化構造部（Ａ Ｓ）に割り当てられる 機器構成部からなるプラントの制御システムの設計方法。 ２．測定及び／又は制御プロセス（ＭＳＰ_i）の作成及び選択された構成部品相 互の結合並びにフローチャート（ＡＰ_i）の自動化構造部（ＡＳ）への割り当て が自動化により行われることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．各測定及び／又は制御プロセス（ＭＳＰ_i）のための構成部品が、データバ ンク（５４）に蓄積された各構成部品に対して特有な特性データ（ＫＤ）を基に して選択されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。 ４．各構成部品の特性データ（ＫＤ）が、それぞれ構成部品の基本的機能態様だ けを記述する核心データベース（ＫＳ）を含み、構成部品が専らこの機能的核心 データベース（ＫＳ）を基にして選択されることを特徴とする請求項３記載の方 法。 ５．プラントの制御システムを構成するため、特に請求項１乃至４の方法を実施 するための装置であって、 ａ）プラントを記述するデータベース（ＤＳ_i）を基礎にして測定及び／又は制 御プロセス（ＭＳＰ_i）を作成する構造モジュール（４０）と、 ｂ）適当な構成部品を選択し、これらの相互の結合を測定及び／又は制御プロセ ス（ＭＳＰ_i）の各々に対するフローチャート（ＡＰ_i）の範囲内で行う分析モジ ュール（４０）と、 ｃ）各測定及び／又は制御プロセス（ＭＳＰ_i）のフローチャート（ＡＰ_i）を所 定の自動化構造部（ＡＳ）に割り当てるための結合モジュール（６０）とを備え たプラントの制御システムの設計方法を実施するための装置。 ６．分析モジュール（５０）に結合され、構成部品を特徴付ける特性データ（Ｋ Ｄ）のための、特にデータバンクの形の記憶モジュール（５４）が設けられてい ることを特徴とする請求項５記載の装置。 ７．モジュール（４０、５０、６０）が可動ケーシングに配置されていることを 特徴とする請求項５又は６記載の装置。