プラントの制御装置
【課題】プラントのプロセスの時間因子に起因する操作変数間の相互作用を考慮し、その影響が最小となるような操作変数間の操作手順を自動演算する。
【解決手段】複数のロジック演算に使用する操作変数を保存する制御ロジックデータベースと、ロジック演算を実行しプラントに与える複数の制御信号を生成する制御信号生成部と、操作変数の操作手順を演算する操作手順演算部を備え、操作手順演算部は、複数の操作変数のうち、互いに関連する操作変数について、第１の操作変数のロジック演算結果と第２の操作変数が加味されるまでの間のロジック演算における遅れ時間を操作変数毎に求めて、複数の操作変数の操作手順を決定する。制御信号生成部は、複数のロジック演算で使用する操作変数の大きさを変更するとき、この操作変数に関連する他の操作変数の変更順序を操作手順演算部で求めた複数の操作変数の操作手順に従って実行する。
【解決手段】複数のロジック演算に使用する操作変数を保存する制御ロジックデータベースと、ロジック演算を実行しプラントに与える複数の制御信号を生成する制御信号生成部と、操作変数の操作手順を演算する操作手順演算部を備え、操作手順演算部は、複数の操作変数のうち、互いに関連する操作変数について、第１の操作変数のロジック演算結果と第２の操作変数が加味されるまでの間のロジック演算における遅れ時間を操作変数毎に求めて、複数の操作変数の操作手順を決定する。制御信号生成部は、複数のロジック演算で使用する操作変数の大きさを変更するとき、この操作変数に関連する他の操作変数の変更順序を操作手順演算部で求めた複数の操作変数の操作手順に従って実行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラントの制御装置に係り、特に操作変数間の操作手順を自動演算するプラントの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントの制御装置は、制御対象であるプラントから得られる状態量の計測信号を処理し、プラントに与える制御信号（操作信号）を算出して制御対象に伝達する。また制御装置は、多くの場合に複数の計測信号を入力し、複数の制御信号（操作信号）をプラントに出力しており、プラントが大規模であるほど多数入力、多数出力の制御装置とされることが多い。
【０００３】
プラントの制御装置には、プラントの状態量の計測信号がその目標値（以下操作変数という）を満足するように、操作信号を計算するアルゴリズムが実装される。従って、多数入力、多数出力の制御装置では、それぞれの操作変数ごとに操作信号を計算するアルゴリズムが準備されることになる。係る多数入力、多数出力の制御装置では、入力あるいは出力の中に相互に影響しあうものを含むことが多い。
【０００４】
プラントの制御に用いられている制御アルゴリズムとして、ＰＩ（比例・積分）制御アルゴリズムがある。ＰＩ制御では、プラントの状態量の計測信号とその操作変数との偏差に比例ゲインを乗じた値に、偏差を時間積分した値を加算して、プラントに与える操作信号を導出する。ＰＩ制御を用いた制御アルゴリズムは、ブロック線図などで入出力関係を記述することができるため、入力と出力の因果関係が分かりやすく、多くの適用実績がある。
【０００５】
しかし、プラントの運転状態の変更や環境の変化など、事前に想定していない条件でプラントを運転する場合には、制御ロジックを変更するなどの作業が必要になる場合がある。また、近年ではＰＩ制御のようにプラントを安定・安全に運転するだけでなく、プラントの省エネルギー化、高効率化、環境に影響を与える有害物質の排出量低減等、プラントの運転状態を最適化する制御技術を導入する動きが積極的に行われている。
【０００６】
このような、プラントの運転状態や環境変化への適応、及びプラントの運転状態の最適化に対応した制御方式には、制御アルゴリズムやパラメータ値を自動的に修正する適応制御、最適制御等の方式がある。
【０００７】
上記に鑑みた技術として、特許文献１には、プラントの運転状態の将来値を予測し、現在から将来にわたる運転状態が制御目標に対して最適となるように複数の操作変数を最適化演算により決定する、多変量モデル予測制御に関する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２９６２０４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示された技術をプラントの制御装置へ適用した場合、予測モデルの最適化計算により将来にわたるプラントの挙動を考慮した最適な操作変数を決定できるため、プラントの運転状態の最適化を実現できる。また特許文献１に開示された技術では、操作変数が数十に及ぶ場合でも、予測モデルの演算コストを抑制するよう工夫することで実用性を確保することができる。
【００１０】
然しながら、操作変数が増加すると、その操作変数間の相互作用の影響を無視できなくなる。即ち、プラントを制御する上で基本となる制御ロジックを構築する際に、複数の操作変数を考慮する必要性が生じる。操作変数間の相互作用は遅れ時間やむだ時間といった時間因子によって支配されることが多い。それらの影響を無視した場合、演算結果として得られた操作変数に従いプラントを操作したにもかかわらず、所望の制御効果を得られない可能性がある。
【００１１】
特許文献１に開示された技術では、プラントのプロセスに内在する時間因子の影響を考慮した構成とはなっておらず、仮に適用したプラントの時間因子の影響が強く、操作変数に強い相互依存関係が存在した場合、操作変数決定の時間的制約に対しては所望の性能を達成できるものの、前記の理由により制御目標に対しては目標性能を達成できない可能性がある。
【００１２】
本発明の目的は、多数の操作変数を考慮するプラントの適応、最適制御において、プラントのプロセスの時間因子に起因する操作変数間の相互作用を考慮し、その影響が最小となるような操作変数間の操作手順を自動演算するプラントの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】
【００１３】
以上のことから本発明においては、プラントから複数の計測信号を取り込み、計測信号をその操作変数に合致すべく複数のロジック演算を実行し、プラントに複数の制御信号を与えるプラントの制御装置において、制御装置は、複数のロジック演算に使用する操作変数を含む制御ロジックデータを保存する制御ロジックデータベースと、ロジック演算を実行しプラントに与える複数の制御信号を生成する制御信号生成部と、操作変数の操作手順を演算する操作手順演算部を備え、操作手順演算部は、制御ロジックデータベースに記憶された複数のロジック演算に使用する複数の操作変数のうち、互いに関連する操作変数について、第１の操作変数のロジック演算結果と第２の操作変数が加味されるまでの間のロジック演算における遅れ時間を操作変数毎に求めて、複数の操作変数の操作手順を決定し、制御信号生成部は、複数の計測信号をその操作変数に合致すべく複数のロジック演算を実行して複数の制御信号を前記プラントに与えるとともに、複数のロジック演算で使用する操作変数の大きさを変更するとき、この操作変数に関連する他の操作変数の変更順序を操作手順演算部で求めた複数の操作変数の操作手順に従って実行する。
【００１４】
また、制御ロジックデータベースに記憶された複数のロジック演算にはＰＩ制御を含み、パラメータとしてＰＩ制御の積分時定数を備えており、操作手順演算部はロジック演算における遅れ時間として、積分時定数を使用する。
【００１５】
また、操作手順演算部では、操作変数に関連する制御ロジックを抽出し、制御ロジックに対する操作変数間の遅れ時間・むだ時間といった時間因子から遅れ時間を決定する。
【００１６】
以上のことから本発明においては、プラントから複数の計測信号を取り込み、計測信号をその操作変数に合致すべく複数のロジック演算を実行し、プラントに複数の制御信号を与えるプラントの制御装置において、制御装置は、複数のロジック演算に使用する操作変数を含む制御ロジックデータを保存する制御ロジックデータベースと、ロジック演算を実行しプラントに与える複数の制御信号を生成する制御信号生成部と、操作変数の操作手順を演算する操作手順演算部を備え、操作手順演算部は、互いに関連する操作変数について、第１の操作変数のロジック演算結果と第２の操作変数が加味されるまでの間のロジック演算における遅れ時間を、操作変数間の相互関係を表す行列の形で把握し、操作変数間の相互関係を有向グラフに変換し、有向グラフから各操作変数の評価値を求め、評価値の大きさにしたがって複数の操作変数の操作手順を決定し、制御信号生成部は、複数の計測信号をその操作変数に合致すべく複数のロジック演算を実行して複数の制御信号を前記プラントに与えるとともに、複数のロジック演算で使用する操作変数の大きさを変更するとき、この操作変数に関連する他の操作変数の変更順序を前記操作手順演算部で求めた複数の操作変数の操作手順に従って実行する。
【００１７】
また、有向グラフから各操作変数の評価値を求めるために、操作変数毎に設けたノード間の有向枝の接続に従ってノード間の遷移処理を実行し、有向枝に記載された遅れ時間情報をノード遷移に従って加算していくことで、各操作変数の評価値を計算する。
【００１８】
また、操作手順演算部では、手続きにより求めた各操作変数の評価値の小さいものから順番に操作手順を割り当てる。
【００１９】
また、制御装置は画像表示装置を含み、画像表示装置には、制御ロジックデータベースに記憶された複数のロジック演算に使用する複数の操作変数のうち、互いに関連する操作変数を選択するための操作変数設定画面として、複数のロジック演算回路とこの回路に含まれる操作変数とが表示され、かつ表示された操作変数から抽出された操作変数がリスト表示される。
【００２０】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のプラントの制御装置において、
また、制御装置は画像表示装置を含み、画像表示装置には、選択した操作変数に対して、操作手順演算部においてその操作手順を決定した結果、ならびにその操作手順に基づきプラントの操作を実行している途中経過が演算結果表示画面として表示される。
【００２１】
また、制御装置は画像表示装置を含み、画像表示装置には、操作手順演算部において計算した結果として、各操作変数を評価値の昇順に演算結果リストに表示する手順演算結果表示画面が表示される。
【００２２】
また、制御装置は画像表示装置を含み、画像表示装置には、制御信号生成部によるプラント制御が実行されたときの、各操作変数の変更前後の値並びに非制御量の変更前後の値が制御特性表示画面として表示される。
【００２３】
また、計測信号として、火力発電プラントから排出されるガスに含まれる窒素酸化物、一酸化炭素、及び硫化水素の夫々の濃度、並びにプラントの蒸気流量、蒸気温度、蒸気圧力のうち少なくとも１つを表す信号を含み、制御信号として、空気ダンパの開度、空気流量、燃料流量、給水流量、タービンガバナ開度、排ガス再循環流量のうち少なくとも１つを決定する信号を含む。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、プラントの操作変数の相互依存関係を考慮してプラントを操作する手順を自動演算する機能を備え、かつ演算した手順に基づいてプラントを操作するように制御信号を生成し、相互依存関係による影響を最小限に抑える機能を備えたプラントの制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のプラント制御装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】制御装置が制御対象とする火力発電プラントの構成を示す概略図。
【図３】ボイラ下流側に設置したエアーヒーターと関連する配管部の拡大図。
【図４】典型的なロジック回路の一例を示す図。
【図５】制御装置２００の処理内容を示すフローチャート。
【図６】操作手順演算部５００の詳細な動作を示すフローチャート。
【図７】操作変数間の相互関係を行列の形で表現した図。
【図８】操作変数間の相互関係を有向グラフで表現した図。
【図９】有向グラフから各操作変数の評価値を計算するフローチャート。
【図１０】図９各部の処理の流れとこのときに生成される情報について示す図。
【図１１】操作変数設定画面の一例を示す図。
【図１２】演算結果表示画面の一例を示す図。
【図１３】手順演算結果表示画面の一例を示す図。
【図１４】制御特性表示画面の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明によるプラントの制御装置の実施例について図面を参照して説明する。
【実施例】
【００２７】
まず、本発明のプラント制御装置の概略構成について図１を参照して説明する。図１に示すように、制御対象のプラント１００は、制御装置２００によって制御される。ここではプラント１００が火力発電プラントである例について、後で図２、図３を用いて説明する。
【００２８】
図１の制御装置２００の内部構成を機能別に大別すると、演算装置Ｍと、データベースＤＢと、インターフェイス部ＩＦとで構成される。
【００２９】
まず演算装置Ｍについてみると、これは補正信号演算部３００、制御信号生成部４００、操作手順演算部５００を備える。これら各部のうち、制御信号生成部４００は、ＰＩ制御を用いた制御アルゴリズム等で構成された既存の制御機能である。補正信号演算部３００は、制御信号生成部４００で使用する操作変数を最適な値にする補正信号を与える。また、操作手順演算部５００は、補正信号を与える手順やタイミングを決定する。
【００３０】
またデータベースＤＢとして、計測信号データベースＤＢ１、演算情報データベースＤＢ２、操作手順情報データベースＤＢ３、制御ロジックデータベースＤＢ４、及び制御信号データベースＤＢ５が設けられている。制御信号生成部４００による通常のプラント制御のためには計測信号データベースＤＢ１、制御ロジックデータベースＤＢ４、及び制御信号データベースＤＢ５が使用される。演算情報データベースＤＢ２と操作手順情報データベースＤＢ３は、補正信号演算部３００と操作手順演算部５００で使用する。
【００３１】
また、インターフェイス部ＩＦとして、外部入力インターフェイスＩＦ／Ｉ、及び外部出力インターフェイスＩＦ／Ｏが設けられている。
【００３２】
なお、制御装置２００は保守ツール９１０と接続されており、プラント１００の運転員は、保守ツール９１０に接続された外部入力装置９００と画像表示装置（例えばＣＲＴディスプレイ）９２０とを介して、制御装置２００を制御することができる。
【００３３】
以下、概略以上のように構成された本発明のプラント制御装置について説明するが、その前に本発明を適用可能なプラント１００の一例として火力発電プラントの構成について説明する。
【００３４】
図２は、本発明に係わる制御装置２００が制御対象とする火力発電プラント１００ａの構成を示す概略図である。先ず、火力発電プラント１００ａによる発電の仕組みについて簡単に説明する。
【００３５】
図２の火力発電プラント１００ａは、ボイラ１０１で蒸気を発生してタービン１０８を駆動し、タービンに直結する発電機１０９で所望の電力量を得るシステムである。この実現のためには、ボイラ１０１に供給する水と燃料と空気を負荷要求信号（電力量要求信号）に対応して適切に制御し、タービンに導く蒸気の温度、流量、圧力の関係を所望の関係に維持する必要があり、このために制御装置２００が使用される。
【００３６】
まずボイラ１０１には、燃料として例えば微粉炭が供給される。微粉炭は、ミル１１０で石炭を細かく粉砕して得られ、この微粉炭が配管１３４から複数のバーナ１０２を介して燃料として与えられる。
【００３７】
またボイラ１０１には、微粉炭燃焼用の空気が供給される。空気には、微粉炭搬送用の１次空気と燃焼調整用の２次空気があり、微粉炭と１次空気は配管１３４から、２次空気は配管１４１から夫々バーナ１０２に導かれる。また、ボイラ１０１には、２段燃焼用の空気をボイラ１０１に投入するアフタエアポート１０３が設けられている。２段燃焼用の空気は、配管１４２からアフタエアポート１０３に導かれる。
【００３８】
またボイラ１０１には、水（給水）が供給される。給水は、給水ポンプ１０５を介してボイラ内の熱交換器１０６に供給され、ボイラ１０１を流下する燃焼ガスによって過熱され、高温高圧の蒸気となる。
【００３９】
ボイラ１０１の内部で微粉炭を燃焼することによって発生した高温の燃焼ガスは、ボイラ１０１の内部の経路に沿って下流側に流下して、ボイラ１０１の内部に配置された熱交換器１０６で給水と熱交換して蒸気を発生させた後に、排ガスとなってボイラ１０１の下流側に設置されたエアーヒーター１０４に流入し、このエアーヒーター１０４で熱交換してボイラ１０１に供給する空気を昇温する。そして、このエアーヒーター１０４を通過した排ガスは、図示していない排ガス処理を施した後に、煙突から大気に放出される。
【００４０】
ボイラ１０１の熱交換器１０６を循環する給水は、給水ポンプ１０５を介して熱交換器１０６に供給され、熱交換器１０６においてボイラ１０１を流下する燃焼ガスによって過熱され、高温高圧の蒸気となる。尚、本実施例では熱交換器の数を１つとしているが、熱交換器を複数配置するようにしてもよい。
【００４１】
熱交換器１０６で発生した高温高圧の蒸気は、タービンガバナ弁１０７を介して蒸気タービン１０８に導かれ、蒸気の持つエネルギーによって蒸気タービン１０８を駆動して発電機１０９で発電する。
【００４２】
前記したように制御装置２００は、ボイラ１０１に供給する水と燃料と空気を負荷要求信号に対応して適切に制御し、かつタービンに導く蒸気の温度、流量、圧力の関係を所望の関係に維持する機能を果たすために、発電プラント各部の状態量を取り込んでいる。このために、火力発電プラント１００ａには、その運転状態を示す状態量を検出する様々な計測器が配置されている。
【００４３】
火力発電プラント１００ａは図１のプラント１００に該当しているので、これらの計測器から取得された火力発電プラントの計測信号は、図１に示すようにプラント１００から計測信号１として制御装置２００の外部入力インターフェイスＩＦ／Ｉに送信される。
【００４４】
計測器としては、例えば図２の火力発電プラント１００ａに示すように、熱交換器１０６から蒸気タービン１０８に供給される高温高圧の蒸気の温度を計測する温度計測器１５１、蒸気の圧力を計測する圧力計測器１５２、発電機９で発電される電力量を計測する発電出力計測器１５３が図示されている。
【００４５】
蒸気タービン１０８の復水器（図示せず）によって蒸気を冷却して生じた給水は、給水ポンプ１０５によってボイラ１０１の熱交換器１０６に供給されるが、この給水の流量は流量計測器１５０によって計測されている。
【００４６】
また、ボイラ１０１から排出する燃焼ガスである排ガス中に含まれている成分（窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び硫化水素（Ｈ２Ｓ）など）の濃度に関する状態量の計測信号は、ボイラ１０１の下流側に設けた濃度計測器１５４によって計測される。また図２に計測器としての図示は無いが、これら以外にも微粉炭燃料量、空気量などの状態量が計測器により計測され制御装置に取り込まれる。
【００４７】
このように、火力発電プラント１００ａの計測データ項目には、上記各計測器によって計測した火力発電プラント１００ａの状態量であるボイラ１０１に供給される燃料流量、ボイラ１０１に供給される空気流量、ボイラ１０１の熱交換器１０６に供給される給水流量、ボイラ１０１の熱交換器１０６で発生して蒸気タービン１０８に供給される蒸気温度、ボイラ１０１の熱交換器１０６に供給される給水の給水圧力、ボイラ１０１から排出される排ガスのガス温度、前記排ガスのガス濃度、及びボイラ１０１から排出される排ガスの一部をボイラ１０１に再循環させる排ガス再循環流量等が含まれる。計測データ項目は、図１の制御装置２００内の計測信号データベースＤＢ１に保管される。
【００４８】
これらの計測データ項目は、図１で示した制御装置２００における制御信号生成部４００で演算して出力された制御信号１３による操作の結果として決定される計測データ項目である。つまり、制御信号１３に基づいてプラント各所の操作端を操作した結果として、プラント状態量である計測データ項目の値が定まってくる。
【００４９】
次に、プラントの操作端について説明する。ここでは、ボイラ１０１に供給する空気系統を例にとって、この場合の操作端の説明を行う。具体的には、ボイラ１０１の内部に投入される空気の経路、すなわちバーナ１０２からボイラ１０１の内部に投入される１次空気と２次空気の経路、及びアフタエアポート１０３からボイラ１０１の内部に投入される空気の経路で使用される操作端について図２を用いて説明する。
【００５０】
図２において、１次空気は、ファン１２０から配管１３０に導かれ、途中でボイラ１０１の下流側に設置されたエアーヒーター１０４を通過する配管１３２と、エアーヒーター１０４を通過せずにバイパスする配管１３１とに分岐するが、エアーヒーター１０４の下流側に配設した配管１３３となって再び合流し、バーナ１０２の上流側に設置された微粉炭を製造するミル１１０に導かれる。
【００５１】
エアーヒーター１０４を通過する１次空気は、ボイラ１０１を流下する燃焼ガスと熱交換することによって加熱される。この加熱された１次空気と共に、エアーヒーター１０４をバイパスした１次空気は、ミル１１０において粉砕した微分炭をバーナ１０２に搬送する。
【００５２】
ファン１２１を用いて配管１４０から投入された空気は、エアーヒーター１０４で同様にして加熱された後に、２次空気用の配管１４１とアフタエアポート用の配管１４２とに分岐して、夫々、ボイラ１０１のバーナ１０２とアフタエアポート１０３とに導かれる。
【００５３】
図３は、図２に示した火力発電プラント１００ａのボイラ１０１の下流側に設置したエアーヒーター１０４と関連する配管部の拡大図である。この図を用いてボイラの操作端の一例を説明する。
【００５４】
火力発電プラントの制御装置２００においては、ファン１２１から送られてバーナ１０２とアフタエアポート１０３からボイラ１０１の内部へ投入される空気流量を制御する例として、２次空気用の配管１４１とアフタエアポート用の配管１４２の上流側に操作端機器となるエアダンパ１６２及びエアダンパ１６３をそれぞれ設け、制御装置２００によってこれらのエアダンパ１６２及びエアダンパ１６３の開度を調節して、ボイラ１０１の内部に供給される２次空気とアフタエアの流量をそれぞれ制御できるように構成している。
【００５５】
また、ファン１２０から送られてバーナ１０２から微粉炭と共にボイラ１０１の内部へ投入される空気流量を制御する例として、配管１３３に合流する直前部分の配管１３１及び配管１３２に操作端機器となるエアダンパ１６０及びエアダンパ１６１をそれぞれ設け、制御装置２００によってこれらのエアダンパ１６０及びエアダンパ１６１の開度を調節して、ボイラ１０１の内部に供給される空気の流量をそれぞれ制御できるように構成している。
【００５６】
なお、前記制御装置２００は、他の計測データ項目を制御することもできるので、操作端機器の設置場所を制御対象に応じて変えてもよい。
【００５７】
図３に示したように、エアーヒーター１０４には空気を供給する配管１３０、及び配管１４０がそれぞれ設置されており、このうち、配管１４０はエアーヒーター１０４を貫通して配設され、配管１３０は途中から分岐した配管１３１と配管１３２によって構成されており、前記配管１３１はエアーヒーター１０４をバイパスして配設され、前記配管１３２はエアーヒーター１０４を貫通して配設されている。
【００５８】
そして配管１３２はエアーヒーター１０４を貫通した後に配管１３１と合流して配管１３３となってミル１１０に導かれ、このミル１１０から配管１３３を通じて微粉炭と共に空気をボイラ１０１のバーナ１０２に導くように配設されている。
【００５９】
また、配管１４０はエアーヒーター１０４を貫通した後に配管１４１と配管１４２とに分岐し、このうち、配管１４１はボイラ１０１のバーナ１０２に、配管１４２はボイラ１０１のアフタエアポート１０３に、それぞれ空気を導くように配設されている。
【００６０】
また、前記配管１３３に合流する直前部分の配管１３１及び配管１３２には、流通する空気量を調節するエアダンパ１６０及びエアダンパ１６１がそれぞれ設置され、前記配管１４１及び配管１４２の上流部分には、流通する空気量を調節するエアダンパ１６２及びエアダンパ１６３がそれぞれ設置されている。
【００６１】
そして、これらのエアダンパ１６０〜１６３を操作することにより、配管１３１、１３２、１４１、１４２を空気が通過する面積を変更することができるので、配管１３１、１３２、１４１、１４２を通過してボイラ１０１の内部に供給される空気流量を個別に調整できる。
【００６２】
なお、以上の説明ではボイラ１０１の空気系統に関する操作端を例に挙げて説明したが、これ以外にも多くの操作端を有する。例えば、燃料系統であればミル１１０を回転させるミル用モータ、水系統では給水量制御用のポンプなどがある。また、これら以外にも水系統、蒸気系統、空気系統、あるいはドレン系統の配管上の各種の弁、各種の補機などが操作端として制御装置２００の操作の対象となる。
【００６３】
制御装置２００の制御信号生成部４００によって演算された制御信号１３は、外部出力インターフェイスＩＦ／Ｏを介して火力発電プラント１００ａに対する操作信号１４として出力され、ボイラ１０１の配管１３１、１３２、１４１、１４２にそれぞれ設置したエアダンパ１６０、１６１、１６２、１６３などの操作端の機器を操作する。
【００６４】
尚、本実施例では、エアダンパ１６０、１６１、１６２、１６３などの機器のことを操作端と呼び、これを操作するのに必要な制御装置２００で演算した制御信号１３が該制御装置２００から前記操作端に指令する出力信号を操作信号１４と呼ぶ。
【００６５】
また、制御信号生成部４００によって演算されて操作端に出力される操作信号１４としては、ボイラ１０１に空気を供給する配管１３１、１３２、１４１、１４２にそれぞれ設置された空気の流量を調節する空気ダンパ１６０〜１６３の開度、ボイラ１０１のバーナ１０２に供給される微粉炭の燃料流量を調節するミル用モータの回転数、及びボイラ１０１から排出される排ガスの一部をボイラ１０１に再循環させる排ガス再循環用の排ガスダンパの開度、給水ポンプ１０５駆動用モータの回転数、タービン１０８に導かれる蒸気流量を決定するタービンガバナ弁１０７の開度等が含まれる。
【００６６】
発電プラントの制御装置２００は、操作端各部を制御してボイラ１０１に供給する水と燃料と空気を負荷要求信号に対応して適切に制御し、かつタービンに導く蒸気の温度、流量、圧力の関係を所望の関係に維持する機能を果たすための制御ロジックを備えている。この制御ロジックは、図１の制御ロジックデータベースＤＢ４に保持されており、この一例を図４に示す。
【００６７】
図４は、典型的なロジック回路の一例を示している。この事例では、４組のロジック回路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４があり、互いに関連している状況を説明する。このロジック回路は、上記した発電プラントのものではないが、例えばＬ１が負荷、Ｌ２が燃料，Ｌ３が給水，Ｌ４が空気の制御のためのロジック回路と仮定すれば、プラントの制御のための各制御ロジックが互いに関連、影響しあっている様子が理解できる。
【００６８】
まず、ロジック回路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、演算素子として、例えば加算（減算）回路ａｄ，乗算回路ｍ、除算回路ｄｉ、比例積分回路ＰＩ、信号発生回路ＳＧ、関数発生回路ＦＧ、積分回路Ｉ等で構成され、制御ロジック上での処理は有向枝の接続に従い遷移する（制御信号線の矢印の方向に信号が流れる）。なお、各演算素子には、その演算が実行完了となるまでの遅れ時間情報が含まれている。
【００６９】
ロジック回路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の入出力について説明する。まずＩＮは、計測情報入力信号である。これは図１のプラント２００から入力した計測信号であり、多くの場合に制御系の帰還信号として使用される。操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）は、制御系の目標設定信号である。また、プラントの操作信号に該当する制御指令（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）がある。ここで操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）は、制御指令（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）を生成するための制御ロジック回路への入力変数であり、設定可能な値である。
【００７０】
例えば、ロジックＬ１の制御思想をごく簡単に説明すると、目標信号Ａに対して計測信号ＩＮ１を制御帰還信号とする偏差信号を加算回路ａｄ１で求め、比例積分演算回路ＰＩの結果で制御指令ｂを作成し、制御指令ｂにより操作端を操作する。なお、比例積分演算ＰＩに先立ち、乗算回路Ｘにおいて、計測信号ＩＮ２によるゲイン補正を実行している。また、比例積分演算回路ＰＩの結果と信号発生器ＳＧからの信号を乗算回路Ｘで乗算して得た信号（制御指令）ａにより、他の操作端を制御する。
【００７１】
この例の場合に、ロジック回路Ｌ１は操作変数Ａ、２種類の計測情報入力信号ＩＮ１、ＩＮ２，信号発生回路ＳＧからの信号を入力として、制御指令ａ，ｂを得る。ロジック回路Ｌ２は操作変数Ｂ、Ｅ，制御指令ｂを入力として、制御指令ｃを得る。ロジック回路Ｌ３は操作変数Ｄ，Ｅ、計測情報入力信号ＩＮ３、制御指令ｃを入力として、制御指令ｅを得る。ロジック回路Ｌ４は操作変数Ｃ、計測情報入力信号ＩＮ４，制御指令ａ，ｅを入力として、制御指令ｆを得る。この図４の複数のロジック回路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の間には、上記の指令、信号の関係を通じて、上流に位置するロジック回路と、その下流に位置するロジック回路とが存在し、影響を与えていることが理解できる。
【００７２】
この事例で明らかなように、それぞれのロジック回路Ｌの出力である制御指令（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）は、それぞれプラント内各所の操作端に与えられて制御が実行されると共に、他のロジック回路Ｌの入力の一部として使用される。また操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）も異なるロジック回路で使用されることがある。
【００７３】
以上の説明から明らかなように、図１の制御装置２００は通常運転状態においてはプラント１００から計測信号１を入力して操作信号１４を与えている。この機能は制御信号生成部４００により実行されている。制御信号生成部４００は計測信号データベースＤＢ１に蓄積された計測データ３と、制御ロジックデータベースＤＢ４に記憶されている例えば図４のような制御ロジックデータ１１を用いて、計測信号１が望ましい値となるように制御信号１３を生成する。なお、制御信号生成部４００にて生成された制御信号１３は、制御信号データベースＤＢ５に保存される。
【００７４】
図４のロジック回路は、発電プラントのものではないが、例えばＬ１が負荷、Ｌ２が燃料，Ｌ３が給水，Ｌ４が空気の制御のためのロジック回路と仮定することができることについて先に説明した。この仮定では、例えば操作変数Ａを負荷要求信号、Ｂを燃料要求信号、Ｄを給水要求信号、Ｃを空気要求信号と考えることができる。これら操作変数はいわゆる目標設定信号であり、火力発電プラントの例では、負荷要求信号が変更されたときに、他の目標設定信号（燃料要求信号Ｂ、給水要求信号Ｄ、空気要求信号Ｃ）もバランスさせながら変更させる必要がある。この変更操作では、各目標設定信号の時系列的な大きさと、変更の順序、タイミングを決定させる必要がある。
【００７５】
図１の制御装置２００では、補正信号演算部３００において操作変数の時系列的な大きさを決定し、操作手順演算部５００において操作変数の変更の順序、タイミングを決定する。この決定結果は、制御信号生成部４００における制御に反映される。
【００７６】
以下、補正信号演算部３００と制御信号生成部４００と操作手順演算部５００の機能に付いて簡便に説明する。
【００７７】
まず制御信号生成部４００では、制御ロジックデータベースＤＢ４に保存された制御ロジックデータ１１と、計測データ３を用いて、計測信号１が望ましい値となるように制御信号１３を生成する。この制御ロジックデータベースＤＢ４には、図４で説明したように、制御ロジックデータ１１及び１２を算出するための制御回路、制御パラメータが保存される。この制御ロジックデータ１１及び１２を算出する制御回路には、従来技術として公知のＰＩ（比例・積分）制御などを用いている。
【００７８】
制御信号生成部４００は、基本的に以上のように作動するが、この場合に制御信号生成部４００が与える制御信号が最適な値となるように、補正信号演算部３００と操作手順演算部５００により調整される。そのために、制御信号生成部４００には、さらに演算情報データベースＤＢ２に保存された補正信号演算データ６、操作手順情報データベースＤＢ３に保存された操作手順情報８が入力されている。
【００７９】
このうち、操作手順情報８とは、制御信号生成部４００が制御信号１３を生成する際に考慮する操作手順やタイミングのことであり、操作手順演算部５００により決定される。操作手順演算部５００では、計測信号データベースＤＢ１に保存された計測データ３、制御ロジックデータベースＤＢ４に保存された制御ロジックデータ１２、ならびに操作手順情報データベースＤＢ３に保存されているプラント制御時に考慮する操作変数条件を含む操作手順演算情報データ９を用いて、これを決定する。演算結果である操作手順情報データ１０は、操作手順情報データベースＤＢ３に保存される。この操作手順演算部５００の機能は、本発明の中核をなすものであるので別途詳細に説明する。
【００８０】
また、補正信号演算データ４とは、制御信号生成部４００が生成する制御信号１３の大きさを補正するものであり、補正信号演算部３００により決定される。補正信号演算部３００には、計測信号データベースＤＢ１に保存された計測データ３と、演算情報データベースＤＢ２に保存された補正信号演算情報５と、操作手順情報データベースＤＢ３に保存された操作手順情報７が入力される。そして、ここでの演算結果として、補正信号演算データ４を生成する。この補正信号演算データ４は、演算情報データベースＤＢ２に保存される。なお、計測信号データベースＤＢ１に保存された計測データ３の一部は、制御信号生成部４００及び操作手順演算部５００に入力され、これらでの演算に使用される。
【００８１】
補正信号演算部３００は、要するに図４のロジック回路の操作変数の大きさを決定する機能であるが、本発明の場合にこの内部構成は従来公知の手法で実現可能である。例えば、特許第４６２７５５３号に記載の考えに従って操作変数の大きさを決定することができる。これは例えば、火力発電プラント制御の例で言えば、負荷要求信号が変更されたときに、他の操作変数（目標設定信号）である燃料、給水、空気量の目標信号をどの程度変更させるべきか、補正信号演算部３００はその最適な大きさを求めるものである。これは過去の経験などを学習することで最適値にすることができる。本発明では、補正信号演算部３００は、これらの公知技術を適用して実現可能であるので、これ以上の詳細説明を省略する。
【００８２】
なお操作手順演算部５００から操作手順情報データベースＤＢ３に保存される操作手順情報データ１０には、プラント１００の運転員が保守ツール９１０を介して設定した制御ロジック上で操作可能な入力情報（操作変数）の操作手順に関する情報が含まれる。
【００８３】
また制御信号生成部４００では、操作手順情報データ１０の中から過去の操作履歴を考慮し、今回の制御信号生成時に考慮すべき操作変数情報を抽出し、それを基に制御信号１３を生成する。
【００８４】
係る構成とすることにより制御装置２００は、制御ロジックデータベースＤＢ４に保存された制御ロジック情報を考慮して決定した操作手順情報データ８に従って制御信号１３を生成することになる。このメカニズムを具備することにより、操作変数や制御指令間での相互干渉の影響を考慮した制御を実行することが可能となり、制御性能を向上できる。
【００８５】
制御装置２００は、概ね以上のように構成されており、プラント１００の制御を実行する。この制御は、プラント１００の運転員の監視の下で実行され、そのために制御装置２００には保守ツール９１０が接続されている。
【００８６】
プラント１００の運転員は、キーボード９０１とマウス９０２で構成される外部入力装置９００、制御装置２００とデータを送受信できる保守ツール９１０、及び画像表示装置９２０を用いることにより、制御装置２００に備えられている種々のデータベースに保存された情報にアクセスすることができる。このために、制御装置２００は保守ツール９１０と入出力データ情報９０をやり取りするための図示せぬ入力部又は出力部を有する。
【００８７】
これらの装置を用いることにより、プラント１００の運転員は、制御装置２００の補正信号演算部３００、制御信号生成部４００、及び操作手順演算部５００で用いる条件設定及び得られた演算結果の確認に必要な情報を入力することができる。
【００８８】
保守ツール９１０は、外部入力インターフェイス９１１、データ送受信処理部９１２、及び外部出力インターフェイス９１３で構成され、データ送受信処理部９１２を介して制御装置２００とデータを送受信できる。
【００８９】
外部入力装置９００で生成した保守ツール入力信号９１は、外部入力インターフェイス９１１を介して保守ツール９１０に取り込まれる。保守ツール９１０のデータ送受信処理部９１２では、保守ツール入力信号９２の情報に従って、制御装置２００から入出力データ情報９０を取得する。
【００９０】
また、データ送受信処理部９１２では、保守ツール入力信号９２の情報に従って、制御装置２００の制御装置２００の補正信号演算部３００、制御信号生成部４００、及び操作手順演算部５００で用いる条件設定及び得られた演算結果の確認に必要な入出力データ情報９０を出力する。
【００９１】
データ送受信処理部９１２では、入出力データ情報９０を処理した結果得られる保守ツール出力信号９３を、外部出力インターフェイス９１３に送信する。外部出力インターフェイス９１３から送信された保守ツール出力信号９４は、画像表示装置９２０に表示される。
【００９２】
尚、上記の制御装置２００では、計測信号データベースＤＢ１、演算情報データベースＤＢ２、操作手順情報データベースＤＢ３、制御ロジックデータベースＤＢ４、及び制御信号データベースＤＢ５が制御装置２００の内部に配置されるが、これらの全て、あるいは一部を制御装置２００の外部に配置することもできる。
【００９３】
以下、図１の制御装置２００の処理内容を示す制御手順を図５のフローチャートに従って説明する。図５に示したフローチャートは、ステップＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８、Ｓ１９、及びＳ２０を組み合わせて実行する。以下では、夫々のステップについて説明する。
【００９４】
まず、制御装置２００の動作開始後、制御装置の実行条件を設定するステップＳ１０では、補正信号演算部３００、制御信号生成部４００、及び操作手順演算部５００の実行時に使用する種々のパラメータ条件を設定する。
【００９５】
次に、操作変数を設定するステップＳ１１では、プラント１００に対して制御装置２００が操作条件を変更する対象となる操作変数を設定する。この操作変数は、制御ロジック中に定義されている操作項目（ＣＲＴオペレーション）の中から、制御目的に応じて任意に選択することができる。なお、操作変数とは図４のロジック回路で説明したように制御系の目標信号であり、図４の例では（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）がこれに相当する。これは例えば、火力発電プラントの例では、多くの操作変数の中から、制御目的として負荷要求信号に着目したときには、これにバランスさせて制御すべき燃料、給水、空気の目標設定信号を、操作条件を変更する対象となる操作変数として抽出すべきことを意味している。
【００９６】
次に、操作手順を計算するステップＳ１２では、操作手順演算部５００を動作させ、プラント１００を制御する際に、前記ステップＳ１１で設定した操作変数を変更する順番を計算し、操作手順情報データベースＤＢ３に保存する。つまり、これらの目標信号は、制御過程の適宜のタイミングで大きさが変更されて運用されるが、相互に関連して変更される必要があることから、変更のタイミングが重要になる。例えばボイラの事例で給水の目標信号を変更するときには、燃料、空気も変更して全体を安定させる必要があるが、過渡的には相互に遅れ時間が存在するために他の操作変数を変更する順番やタイミングを考慮する必要がある。尚、操作手順演算部５００の詳細な機能及び動作については、後述する。
【００９７】
次に、計測信号データを取得するステップＳ１３では、制御装置２００に設置された外部入力インターフェイスＩＦ／Ｉを通じて計測信号データ１を取得し、計測信号データベースＤＢ１に保存する。
【００９８】
次に、補正信号を演算するステップＳ１４では、補正信号演算部３００を動作させ、ステップＳ１２にて計算した操作手順情報を基に、現時点で該当する操作変数を操作対象とした操作補正信号を生成する。この操作補正信号は、該当する操作変数のみを対象とした制御信号である。つまり、ステップＳ１２では、他の操作変数を変更する順番やタイミングを考慮したが、ここではさらに過渡的な制御状態における制御信号１３の大きさを補正する。
【００９９】
次に、ステップＳ１５では、ステップＳ１４にて求めた操作補正信号演算結果４を演算情報データベースＤＢ２へ保存する。
【０１００】
次に、制御信号を生成するステップＳ１６では、制御装置２００の制御信号生成部４００を動作させ、演算情報データベースＤＢ２、操作手順情報データベースＤＢ３及び制御ロジックデータベースＤＢ４に保存されている補正信号演算データ６、操作手順情報８、制御ロジックデータ１１を用いて制御信号１３を生成する。生成した制御信号１３はプラントの制御に使用される他、制御信号データベースＤＢ５に保存される。
【０１０１】
次の、制御の実行を判定するステップＳ１７は分岐判断である。プラント１００の運転状態から現時点でプラントの操作を実行できない場合はステップＳ１８へ進み、そうでない場合はステップＳ１９へ進む。
【０１０２】
プラントを制御するステップＳ１８では、生成した制御信号１３を制御装置２００に設置された外部出力インターフェイスＩＦ／Ｏを通じて制御信号１４として出力し、プラントを制御する。
【０１０３】
次の、ステップＳ１９も分岐判断である。ステップＳ１２にて計算した操作手順に従い、一連の操作変数に関するプラント１００の制御が終了している場合はステップＳ２０に進み、そうでない場合はステップＳ１３へ進む。
【０１０４】
最後に、一連の処理動作の終了を判定するステップＳ２０は分岐判断である。外部入力装置９００を通じて本発明の制御装置２００の動作を終了させる信号が入力された場合は処理を終了させるステップに進み、そうでない場合はステップＳ１１に戻る。
【０１０５】
以上の動作によって、本発明の制御装置２００の動作では、プラント１００の運転員が設定した実行条件に基づき、運転データ取得、操作手順計算、補正信号演算、制御信号生成及び制御実施に至る一連の処理を自律的に獲得・実行できる。
【０１０６】
次に、前記制御装置２００における操作手順演算部５００の詳細な動作について、図６のフローチャート、及び図４、図７、図８の概念図を用いて説明する。
【０１０７】
図６は、操作手順演算部５００の動作を表すフローチャートであり、図５に示した全体フローチャートのステップＳ１２の動作を詳細に示したものである。図６のフローチャートは、ステップＳ１２１、Ｓ１２２、Ｓ１２３、Ｓ１２４及びＳ１２５を組み合わせて実行する。以下では、夫々のステップについて説明する。
【０１０８】
操作手順演算部５００の動作開始後、初めにステップＳ１２１では、図５のステップＳ１１にて設定した操作変数を考慮して、制御ロジックデータベースＤＢ４に保存されている制御ロジック情報を抽出し読み込む。
【０１０９】
制御ロジック情報とは、プラントからの計測情報等を入力として、制御装置２００がプラントを制御するために必要な制御信号１３を生成するためのロジック回路及びその設定パラメータ情報で構成され、図４に示したように、複数の演算素子を有向枝で接続した態様を取る。
【０１１０】
ここで制御信号１３を生成するためのロジック回路とは、例えば図４回路であり、その設定パラメータとはロジック回路を形成する演算素子やその各種定数などである。例えば操作変数や、計測信号、さらには演算素子が比例積分回路であれば比例定数、積分ゲイン、積分時定数といったもの、あるいは関数発生器の場合であればゲイン、あるいは入力（出力）信号の使用範囲などもこれに含まれる。
【０１１１】
図４については説明済みであるので詳細説明を行わないが、この事例に示したように、プラントの制御では、操作端の操作信号に相当する制御指令（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）の演算に、それらの目標信号である複数の操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）が関係する。かつ、その組合せは操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）の数が増えるに従って大きくなる。また、ロジック遷移の下流側に存在する操作変数ほど、上流側の他の操作変数の変更によって受ける影響が大きくなる。このため、全ての操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）を一度に変更する場合はこの相互作用によって所望の操作条件へ制御できない可能性がある。
【０１１２】
本発明では、操作変数に着目してこれらの関係を整理する。具体的には、次に、制御信号相関行列を抽出するステップＳ１２２において、読み込んだ図４の制御ロジックに対して、操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）間の相互関係を図７に示した行列の形で表現する。図７では、図４の例で示した操作変数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅがロジック回路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４においてどのような相互関係にあるかを規定している。
【０１１３】
例えば、操作変数Ｂに着目してみる。操作変数Ｂは、ロジック回路Ｌ２内の乗算回路ｍの一方の入力であるが、乗算回路ｍの他方の入力である制御指令ｂは、ロジック回路Ｌ１において操作変数Ａにより決定されるものである。
【０１１４】
このことから、乗算回路ｍの出力に着目すると、操作変数Ｂの操作は、操作変数Ａの操作の結果から影響を受ける。また同様に、乗算回路ｍの出力に着目すると、操作変数Ａの操作は、操作変数Ｂの操作の結果から影響を受ける。このことから、操作変数Ｂの操作と操作変数Ａの操作は、互いに相互作用関係にあるということが言える。以下このことを下流側の操作変数に着目して、「操作変数Ｂの操作は、操作変数Ａの操作の結果から影響を受ける相互作用関係にある」と言うことにする。
【０１１５】
このように、操作変数間の相互作用関係が存在するときに、次にこの相互作用関係を定量的に把握することを検討する。ここでは、操作変数間の時間遅れに着目した定量的把握を行う。具体的には、例えば操作変数Ａの操作からロジック回路Ｌ１において制御指令ｂが導かれ、その後ロジック回路Ｌ２において制御指令ｂと操作変数Ｂとの乗算演算に至るまでには、それまでの処理で経過した遅れ時間が存在する。
【０１１６】
以上の処理は、制御ロジックデータベースに記憶された複数のロジック演算に使用する複数の操作変数のうち、互いに関連する操作変数について、第１の操作変数のロジック演算結果と第２の操作変数が加味されるまでの間のロジック演算における遅れ時間を操作変数毎に求めたものである。
【０１１７】
このときの遅れ時間は、ロジック回路Ｌ１の比例積分回路ＰＩにより生じた遅れが支配的である。以上から、操作変数Ｂの操作変数Ａに対する相互作用関係を遅れ時間を考慮して定量化し、行列に表記すると、図７に示すように、Ｂ行Ａ列に６００が記載される。ここで、記載数値は、ロジック回路Ｌ１の比例積分回路ＰＩの遅れ時間（積分時定数）に該当する。
【０１１８】
同様の相互作用関係を下流の操作変数Ｃと、上流の操作変数Ａに対して確認してみる。操作変数Ｃは、ロジック回路Ｌ４内の加算回路ａｄ５に一方の入力として入力される。加算回路ａｄ５の他方の入力の１つである制御指令ａは、ロジック回路Ｌ１において操作変数Ａにより決定される。このことから、加算回路ａｄ５の出力に着目すると、操作変数Ｃの操作は、操作変数Ａの操作の結果から影響を受ける相互作用関係にあると言える。
【０１１９】
また、操作変数Ａの操作からロジック回路Ｌ１において制御指令ａが導かれ、その後ロジック回路Ｌ４において制御指令ａと操作変数Ｃとの加算演算に至るまでには、それまでの処理で経過した遅れ時間が存在する。このときの遅れ時間は、ロジック回路Ｌ１の比例積分回路ＰＩにより生じた遅れが支配的である。以上から、操作変数Ｃの操作変数Ａに対する相互作用関係を遅れ時間を考慮して定量化し、行列に表記すると、図７に示すように、Ｃ行Ａ列に６００が記載される。
【０１２０】
同様の相互作用関係を上流の操作変数Ｂと直近の下流の操作変数Ｅに対して確認してみる。操作変数Ｅはロジック回路Ｌ２において加算回路ａｄ２に一方の入力として入力されるが、加算回路ａｄ２の他方の入力は、ロジック回路Ｌ２において操作変数Ｂにより決定されるものである。このことから、操作変数Ｅの操作は、操作変数Ｂの操作の結果から影響を受ける相互作用関係にある。この場合に、操作変数Ｂの操作からロジック回路Ｌ２において操作変数Ｅとの加算演算に至るまでには、関数発生器ＦＧが存在するのみで、殆ど遅れ時間が存在しない。以上から、操作変数Ｅの操作変数Ｂに対する相互作用関係を遅れ時間を考慮して行列に表記すると、図７に示すように、Ｅ行Ｂ列に０が記載される。
【０１２１】
同様の相互作用関係を下流の操作変数Ｃと直近の上流の操作変数Ｄに対して確認してみる。操作変数Ｃはロジック回路Ｌ４において加算回路ａｄ５に一方の入力として入力されるが、加算回路ａｄ５の他方の入力の１つは、ロジック回路Ｌ３において操作変数Ｄにより決定されるものである。このことから、操作変数Ｃの操作は、操作変数Ｄの操作の結果から影響を受ける相互作用関係にある。この場合に、ロジック回路Ｌ３での操作変数Ｄの操作からロジック回路Ｌ４において操作変数Ｃとの加算演算に至るまでには、関数発生器ＦＧと積分回路Ｉが存在し、積分回路Ｉによる遅れ時間３００が存在する。以上から、操作変数Ｃの操作変数Ｄに対する相互作用関係を遅れ時間を考慮して行列に表記すると、図７に示すように、Ｃ行Ｄ列に３００が記載される。
【０１２２】
以上と同様の手続きに従い、上流の操作変数と下流の操作変数について確認すると、残された組み合わせは、操作変数Ｄと操作変数Ｅの関係のみである。かつ操作変数Ｅはロジック回路Ｌ２と、ロジック回路Ｌ３において使用されているので操作変数Ｄと操作変数Ｅの関係では相互に上流下流の関係となる。操作変数Ｅが下流に位置するロジック回路Ｌ３の関係では遅れ時間は殆どなく、逆に操作変数Ｅが上流に位置するロジック回路Ｌ２からロジック回路Ｌ３に至る関係では多少の遅れ時間１０が生じる。
【０１２３】
直近の上流下流の関係にある操作変数の全てに対して、ロジック回路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４から操作変数間の相互関係を抽出した結果、最終的に図７に示した相関行列が抽出される。なお、図７のマトリクスは、直近の上流下流の関係にある操作変数の間を表記しているので、それ以外の部分には該当する情報が存在しない。
【０１２４】
次に、グラフ演算による評価を実行するステップＳ１２３では、ステップＳ１２２で作成した図７の制御信号相関行列を基に、操作変数間の相互関係を示す有向グラフを生成し、その演算評価を実行する。
【０１２５】
図８は、図７の相関行列を基に生成した有向グラフを図示しており、各操作変数を表すノードＮ間を有向枝３０で接続した構造を取る。有向枝３０の接続は相関行列において相関が規定されている操作変数間に存在する。
【０１２６】
例えば図７の例で操作変数Ａと操作変数Ｂ間において、下流の操作変数Ｂは上流の操作変数Ａに対して遅れ時間６００とする相関がある。このことを図８で表現すると、操作変数Ａを意味するノードＮＡから、操作変数Ｂを示すノードＮＢに対して有向枝３０ＡＢが接続される。また、有向枝３０ＡＢ上には遅れ時間情報として６００が記載される。
【０１２７】
また図７の例で操作変数Ｂと操作変数Ｅ間において、下流の操作変数Ｅは上流の操作変数Ｂに対して遅れ時間０とする相関がある。このことを図８で表現すると、操作変数Ｂを意味するノードＮＢから、操作変数Ｅを示すノードＮＥに対して有向枝３０ＢＥが接続される。また、有向枝３０ＢＥ上には遅れ時間情報として０が記載される。
【０１２８】
また図７の例で操作変数Ａと操作変数Ｃ間において、下流の操作変数Ｃは上流の操作変数Ａに対して遅れ時間６００とする相関がある。このことを図８で表現すると、操作変数Ａを意味するノードＮＡから、操作変数Ｃを示すノードＮＣに対して有向枝３０ＡＣが接続される。また、有向枝３０ＡＣ上には遅れ時間情報として６００が記載される。
【０１２９】
さらに図７の例で操作変数Ｃと操作変数Ｄ間において、下流の操作変数Ｃは上流の操作変数Ｄに対して遅れ時間３００とする相関がある。このことを図８で表現すると、操作変数Ｄを意味するノードＮＤから、操作変数Ｃを示すノードＮＣに対して有向枝３０ＤＣが接続される。また、有向枝３０ＤＣ上には遅れ時間情報として３００が記載される。
【０１３０】
なお、図７の例で操作変数Ｅと操作変数Ｄ間には、相互に上流、下流となる相関があった。このことを図８で表現すると、操作変数Ｄを意味するノードＮＤから、操作変数Ｅを示すノードＮＥに対して有向枝３０ＤＥが接続され、有向枝３０ＤＥ上には遅れ時間情報として０が記載される。さらにこの場合には、ノードＮＥから、ノードＮＤに対して有向枝３０ＥＤが接続され、有向枝３０ＥＤ上には遅れ時間情報として１０が記載される。
【０１３１】
以上の手続きにより生成された図８の有向グラフに対して、各操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）の評価値を計算するが、この詳細な手順は図９のフローチャートを用いて後述する。
【０１３２】
次に、操作手順を決定するステップＳ１２４では、ステップＳ１２３にて計算した各操作変数の評価値を基に、各評価値が小さいものから順番に操作手順を決定する。
【０１３３】
最後に、ステップＳ１２５では、決定した操作手順情報を操作手順情報データベースＤＢ３へ保存し、操作手順演算部５００の動作を終了するステップへ進む。
【０１３４】
次に、操作手順演算部５００の動作における、図８の有向グラフを評価することについての詳細な動作について、図９のフローチャートを用いて説明する。図９は、図６のフローチャートにおける有向グラフ演算による評価を実行するステップＳ１２３に相当する。
【０１３５】
図９に示したフローチャートは、ステップＳ１２３１、Ｓ１２３２、Ｓ１２３３、Ｓ１２３４、Ｓ１２３５、Ｓ１２３６及びＳ１２３７を組み合わせて実行する。
【０１３６】
有向グラフ演算のアルゴリズム開始後、実行開始ノード（図８のノードＮＡ，ＮＢ，ＮＣ，ＮＤ，ＮＲ）を指定するステップＳ１２３１では、グラフ演算を開始する起点となるノードを任意に指定する。ここでは最初にノードＮＡを選択したものとする。
【０１３７】
次に、ノード遷移変数を初期化するステップＳ１２３２では、現在の演算処理対象にあるノード番号を表すノード遷移変数を、開始ノードＮＡに初期化する。また、各操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）の評価値を０に初期化する。
【０１３８】
次の、遷移先ノードの有無を判定するステップＳ１２３３は分岐である。現在の処理対象となるノードから、遷移したことがないノードへの接続が存在しない場合はステップＳ１２３４に進み、そうでない場合はステップＳ１２３６へ進む。
【０１３９】
次の、接続元ノードの有無を判定するステップＳ１２３４は分岐である。現在の処理対象ノードに対して、接続元となるノードが存在する場合はステップＳ１２３５へ進み、そうでない場合は、有向グラフ演算のアルゴリズムを終了させるステップへ進む。
【０１４０】
次の、ステップＳ１２３５では、現在のノードに接続しているノードのうち、任意のノードに遷移を戻し、前記ステップＳ１２３３へ処理を戻す。
【０１４１】
一方、ノード遷移を実行するステップＳ１２３６では、現在の処理対象ノードから接続しており、かつ過去に遷移していないノードのうち、任意のノードへ遷移する。
【０１４２】
次の、各操作変数の評価値を計算するステップＳ１２３７では、遷移した有向枝に記載されている遅れ時間情報を読み取り、遷移元のノードにおける評価値の暫定値に可算したものを遷移先のノードにおける評価値の暫定値として求める。
【０１４３】
図８の例を図９の処理フローに適用して評価したときの、図９各部の処理の流れとこのときに生成される情報について図１０に示す。図１０は、処理巡の回数を示す番号、そのときの処理ステップの判断ルート、処理ステップＳ１２３６で判断された遷移先ノード、処理ステップＳ１２３７で判断されたノードとこれに付与された評価値、この巡での基準のノードを記載している。なお、処理ステップの判断ルートには記載の都合上ステップの末尾数字のみ記載している。従って、「３」とあるのはステップＳ１２３３を意味している。また、処理ステップＳ１２３６で判断された遷移先ノードは別の意味では、次巡に判断すべき新ノードを意味している。
【０１４４】
最初の１巡目は、現在のノードがＮＡであるとする。この場合、ステップＳ１２３３では、現在の処理対象となるノードから、遷移したことがないノードへの接続が存在するか否かを判断するが、この場合には有る（存在する）ので、処理ステップＳ１２３６に移る。ここでは、ノードＮＢとＮＣが対象となるが、まずノードＮＢを選択し、ステップＳ１２３６に接続先ノードとしてＮＢを記憶する。次に処理ステップＳ１２３７に移り、このときの評価値としてＮＢ＝６００を記憶する。このＮＢ＝６００は、基準ノードをＮＡとするときの、ノードＮＢまでの評価値であることを意味している。
【０１４５】
２巡目では、現在のノードは、接続先のＮＢとされ、基準ノードはＮＡとされる。この場合、ステップＳ１２３３では、現在の処理対象ノードから、遷移したことがないノードへの接続が存在するので、処理ステップＳ１２３６に移る。ここでは、ノードＮＥを選択し、ステップＳ１２３６に接続先ノードとしてＮＥを記憶する。次に処理ステップＳ１２３７に移り、このときの評価値としてＮＥ＝６００を記憶する。この場合に、ノードＮＥの評価値としては、ノードＮＡからの合計の評価値として１巡目の６００に２巡目の０が加算されて６００が記憶される。
【０１４６】
３巡目では、現在のノードは、接続先のＮＥとされる。この場合、ステップＳ１２３３では、現在の処理対象ノードから、遷移したことがないノードへの接続が存在するので、処理ステップＳ１２３６に移る。ここでは、ノードＮＤを選択し、ステップＳ１２３６に接続先ノードとしてＮＤを記憶する。次に処理ステップＳ１２３７に移り、このときの評価値としてＮＤ＝６１０を記憶する。この場合に、ノードＮＤの評価値としては、ノードＮＡからの合計の評価値として２巡目の６００に３巡目の１０が加算されて６１０が記憶される。
【０１４７】
５巡目では、現在のノードは、接続先のＮＣとされる。この場合、ステップＳ１２３３では、現在の処理対象ノードＮＣから、遷移したことがないノードへの接続が存在しないので、処理ステップＳ１２３４に移る。ここでは、現在の処理対象ノードＮＣに対して、接続元となるノードが存在する場合はステップＳ１２３５へ進む。この場合、接続元ノードはＮＡなのでステップＳ１２３５へ進む。ここでは、現在のノードＮＣに接続しているノードのうち、任意のノードに遷移を戻し、前記ステップＳ１２３３へ処理を戻すので、現在のノードＮＣに対して接続元ノードＮＡに遷移を戻す。なお、図１０において、５巡目のステップＳ１２３６に欄には、次巡に判断すべき新ノードの意味で接続元ノードＮＡを記述している（ステップＳ１２３６の判断でＮＡが決定された訳ではない）。なお、ステップＳ１２３７は通過しないので、評価値はカウントされない。
【０１４８】
６巡目では、現在のノードは、再度ＮＡとされる。この場合、ステップＳ１２３３では、現在の処理対象ノードから、遷移したことがないノードとしてＮＣが存在するので、処理ステップＳ１２３６に移り、接続先ノードとしてＮＣを記憶する。次に処理ステップＳ１２３７に移り、このときの評価値としてＮＣ＝６００を記憶する。
【０１４９】
７巡目では、現在のノードは、再度ＮＣとされる。この場合、ステップＳ１２３３では、現在の処理対象ノードから、遷移したことがないノードへの接続が存在しないので、処理ステップＳ１２３４に移る。Ｓ１２３４では、ＮＣに対して接続元も含めて未接続のノードが存在しないので、処理を終了する。
【０１５０】
なお、図９のフローではＮＡを基準ノードとして、これに関連する他の接続ノードを接続先と接続元の双方から追跡した結果として評価値を求めた。この判断ではノードＮＤ，ＮＥ間の関係を追跡できないが、例えば他のノードとしてＮＤを基準ノードにして再度探索を実行することで、同様に全ての選択肢での評価値を求めすることが可能である。
【０１５１】
以上のアルゴリズムを実行することにより、最終的に各ノードにおいて操作変数の評価値が計算される。図１０の例を見ると各操作変数の評価値は最終的に、ＮＡ：０、ＮＢ：６００、ＮＣ：９１０、ＮＤ：６１０、Ｅ：６００となり、これを昇順に並び換えたＡ、Ｂ、Ｅ，Ｄ，Ｃが、操作変数間の相互作用の影響を最小限に抑制した操作手順となる。
【０１５２】
以上の一連の説明から明らかなように、制御装置２００の操作手順演算部５００では、操作変数の操作手順を、制御ロジックから抽出した時間的相互作用関係を基に自動的に計算する。その結果、多変量制御において問題となる操作変数間の相互干渉の影響を最小限に抑えた制御が実行され、より望ましい制御効果を得ることが可能となる。
【０１５３】
このようにして操作手順演算部５００で求めた操作変数の操作手順を、制御信号生成部４００に適用した場合の動作について簡単に説明する。例えば、図４のロジック回路において、最上流の操作変数Ａの値を変更した場合には、評価値６００で定まる時間遅れ後に操作変数Ｂと操作変数Ｅの変更を実行する。さらに、評価値６１０で定まる時間遅れ後に操作変数Ｄの変更を実行する。操作変数Ｃは、評価値６００と、９１０で定まる時間遅れ後に変更を実行する。操作手順演算部５００では、この順番とタイミングのみを決定している。補正値を具体的に如何なる大きさのものにするのかは、補正信号演算部３００が決定する。
【０１５４】
次に、プラントの制御装置において、制御装置２００とデータを送受信する保守ツール９１０について説明する。特に、外部出力インターフェイス９１３から送信された保守ツール出力信号９４を表示する画像表示装置９２０にて表示される画面について、図１１、図１２、図１３及び図１４を用いて説明する。これらの図は、画像表示装置９２０に表示される画面の一具体例である。運転員は、これらの表示画面を用いて各種の設定と作業を実行する。
【０１５５】
図１１は、操作変数設定画面である。これは、プラントの制御装置の動作手順を示す図５のフローチャートにおける、操作変数を設定するステップＳ１１で使用する画面８０の仕様の一例である。
【０１５６】
この操作変数設定画面８０には大きく２つの表示がされる。その１つはプラントの制御装置において、操作手順演算部５００で使用する制御ロジックの選択画面である。制御ロジック選択画面は、図４のロジック回路の形式で表示したロジック図表示画面６００と、このロジック回路をロジック番号で指定して選択するリスト表示画面６０１で構成される。ここでは、ロジック番号を指定することでロジック回路を表示し、変更を希望する操作変数が含まれるロジック回路であることを確認する。
【０１５７】
操作変数設定画面の２つ目は、当該ロジック回路に含まれる操作変数の中から、変更を希望する操作変数を抽出する操作変数設定、抽出用画面である。操作変数リスト６０２には、当該ロジック回路に含まれる全ての操作変数が表示され、選択操作変数リスト６０３には、選択した一部の操作変数を表示している。ボタン６０４，６０５はこれら画面からの操作変数選択に使用する。選択結果は終了ボタン６０６で決定される。
【０１５８】
この図１１に示した設定画面８０により、操作手順演算部５００で使用する制御ロジック図面、補正信号演算部３００及び操作手順演算部５００で使用する操作変数を設定することができる。
【０１５９】
画面を利用した具体的な処理について説明する。運転員は、図１１に示す画面が画像表示装置９２０に表示された状態で、外部入力装置９００のマウス９０２を操作して画面上の数値ボックスにフォーカスを移し、キーボード９０１を用いることで数値を入力できる。また、マウス９０２を操作して画面上のボタンをクリックすることで、ボタンを選択する（押す）ことができる。
【０１６０】
図１１の画面では、まず、制御ロジックデータベースＤＢ４に保存されている制御ロジックデータを、ロジック図表示画面６００に表示させる。制御ロジックデータベースＤＢ４に保存されるロジックデータ一覧は、リスト表示画面６０１に表示され、任意のロジック番号がマウス９０２を操作して選択されることで、ロジック図表示画面６００の表示を切り替えることができる。また、選択した制御ロジック番号に該当する制御ロジックデータにおいて、プラントの操作変数の対象となる操作変数が操作変数リスト６０２に表示される。
【０１６１】
次に、操作変数リスト６０２に表示された操作変数の中から、補正信号生成に使用する操作変数をマウス９０２の操作により選択し、ボタン６０４を選択することで選択操作変数リスト６０３に追加することができる。また、選択された操作変数を、同様にマウス９０２を操作して任意に選択し、ボタン６０５を選択することで選択操作変数リスト６０３より削除することもできる。
【０１６２】
この画面により、複数の制御ロジック回路の中の複数の操作変数のうち、相互に関連する操作変数のみを抽出することができる。ここで、相互に関連する操作変数とは、火力発電プラントの例で言えば負荷要求信号に対する燃料、給水、空気の目標信号のように、バランスして制御することが要求されるような関係にあるものをいう。
【０１６３】
以上の実行条件選定の修了後、ボタン６０６を選択すると、操作変数設定画面を終了し、図５におけるステップＳ１２の実行へ進む。
【０１６４】
図１２は、図１１の操作変数設定画面において選択した操作変数に対して、操作手順演算部５００においてその操作手順を決定した結果、ならびにその操作手順に基づきプラントの操作を実行している途中経過の表示の際に画像表示装置９２０に表示される演算結果表示画面である。
【０１６５】
運転員は、図１２の画面が画像表示装置９２０に表示された状態で、外部入力装置９００のマウス９０２を操作して画面上のボタンをクリックすることで、ボタンを選択する（押す）ことができる。
【０１６６】
図１２の画面では、操作手順演算部５００において計算した操作変数の操作手順が操作手順リスト６１０に表示される。また、各操作変数値の単位６１１ならびに現在の操作進捗ステータスのリスト６１２も並べてリスト６１０中に夫々表示される。尚、操作進捗ステータスリスト６１２において、シンボル「▼」は操作完了を、シンボル「▽」は未操作を夫々意味する。
【０１６７】
また、現在操作中の操作変数については、その操作内容を表示ダイアログ６１３に表示する。例えば、「ただ今の操作は、（操作変数ｘｘ）を、（値ｙｙ）から（値ｚｚ）へ変更中です」といった形での表示を行う。また、図１２の画面において、ボタン６１４、及び６１５を夫々選択することで、図１３の操作手順演算結果表示画面、ならびに図１４の操作特性表示画面を夫々起動、表示させることができる。
【０１６８】
図１２の画面表示により、本発明の操作手順演算部５００において計算した操作手順を確認可能になると共に、現在のプラント１００に対する操作の進捗状況を確認することができる。
【０１６９】
図１３は、操作手順演算部５００の操作手順計算において、アルゴリズムの演算結果を表示する手順演算結果表示画面であり、図２のボタン６１４を選択した際に画像表示装置９２０に表示される画面８０の一例である。
【０１７０】
図１３の手順演算結果表示画面では、操作手順演算部５００において計算した結果として、各操作変数６２１を評価値６２２の昇順に演算結果リスト６２０に表示する。また、操作手順演算時に使用した有向グラフが、グラフ表示画面６２３に表示される。ここで、マウス９０２を用いてカーソル６２２を、リスト６２０中に表示された任意の操作変数６２５に一致させることにより、選択した操作変数の評価値演算時に実行されたノード及び有向枝が太線で強調表示される。図の場合には、「３ Ｄ＊＊＊＊＊ ６１０」の表示が強調表示されている。これにより、プラントの操作員は操作手順演算部５００による操作手順の導出根拠を確認することができる。また、ボタン６２４を選択することにより、図１３の手順演算結果表示画面を終了させることができる。
【０１７１】
図１４は、計算した操作手順に従って補正信号演算部３００が補正信号を生成し制御する際の、プラント１００に対する制御特性を確認する際に、画像表示装置９２０に表示される制御特性表示画面である。
【０１７２】
図１４に示す制御特性表示画面が画像表示装置９２０に表示された状態で、外部入力装置９００のマウス９０２を操作して画面上の操作変数リスト６３０に表示された任意の操作変数を選択することで、カーソル６３６を移すことができる。尚、本リストには各操作変数６３１の他に、夫々に対する操作前後の操作条件値６３２及び６３３、ならびに本発明の制御装置１００によるプラント２００の被制御量の操作前後の値６３４及び６３５が表示される。
【０１７３】
図示の制御特性の例では、操作変数Ａ＊＊＊＊＊を操作前に１００であったものを９０にした場合、被制御量ａは１０００から１２００に変化する（変化した）こと、操作変数Ｂ＊＊＊＊＊を操作前に１００であったものを８５にした場合、被制御量ａは６０から３５に変化する（変化した）こと、また現在選択操作中の操作変数Ｄ＊＊＊＊＊について、これを操作前に１００であったものを７０にした場合、被制御量ａは３６０から５００に変化する（変化した）ことを表示している。
【０１７４】
また、カーソルが任意の操作変数（図示の例ではＤ＊＊＊＊＊）に選択された状態で、それに対応する操作特性グラフがグラフ表示部６３７に表示される。グラフ表示部６３７には、被制御量ａ（縦軸）に対する選択した操作変数Ｄ＊＊＊＊＊（横軸）の操作特性が１次元のグラフで表示され、同じグラフ上に操作前の操作変数値（グラフ中に■で表記）、操作後の実績値（同○表記）、一斉操作時の操作予測値（同●表記）がプロットされる。
【０１７５】
ここで、一斉操作時の操作予測値とは、本発明の操作手順演算部５００にて計算した操作手順を用いず、全ての操作変数を同時に操作した場合の、選択した操作変数の条件値とその時の被制御量の組を意味しており、これは補正信号演算部３００において計算される。
【０１７６】
以上のグラフからは、本発明の操作手順演算結果に従ってプラント１００を操作した場合の制御効果を確認できると共に、本発明の操作手順演算結果を用いない場合の制御効果との比較も可能であり、本発明の制御装置によるプラント１００に対する制御効果を画面上で確認することができる。
【０１７７】
なお、ボタン６３８を選択することにより、図１４に表示される画面を終了させることができる。
【０１７８】
以上で、プラントの制御装置における画像表示装置９２０に表示される画面についての説明を終了する。
【０１７９】
以上、本発明のプラントの制御装置２００を火力発電プラントに適用した場合を例にとり説明したが、このように本発明によれば、操作変数間の相互干渉が非常に強い場合においても、その相互作用の影響を最小にする操作手順を自動的に算出しそれに従って制御するため、より望ましい制御効果を得ることができる。また、操作手順決定作業の各段階において運転員が介入し、経過並びに結果を確認することができるので、信頼性の高いものとすることができる。
【０１８０】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【０１８１】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。
【０１８２】
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル、測定情報、算出情報等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。よって、各処理、各構成は、処理部、処理ユニット、プログラムモジュールなどとして各機能を実現可能である。
【０１８３】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１８４】
本発明は、各種プラントの制御装置に適用可能である。
【符号の説明】
【０１８５】
１、２：計測信号 ３：計測データ １３：制御信号 １４：操作信号 １００：制御対象プラント １０１：ボイラ １０２：バーナ １０３：アフタエアポート １０４：エアーヒーター １０５：給水ポンプ １０６：熱交換器 １０８：タービン １０９：発電機 １１０：ミル １２０，１２１：ファン １３０〜１３４：配管 １４０〜１４２：配管 １５０：給水計測器 １５１：温度計測器 １５２：圧力計測器 １５３：発電出力計測器 １５４：濃度計測器 １６１〜１６３：エアダンパ ２００：制御装置 ３００：補正信号演算部 ４００：制御信号生成部 ５００：操作手順演算部 ９００：外部入力装置 ９１０：保守ツール ９２０：画像表示装置 Ｍ：演算装置Ｍ ＤＢ：データベース ＩＦ：インターフェイス部 ＤＢ１：計測信号データベース ＤＢ２：演算情報データベース ＤＢ３：操作手順情報データベース ＤＢ４：制御ロジックデータベース ＤＢ５：制御信号データベース ＩＦ／Ｉ：外部入力インターフェイス ＩＦ／Ｏ：外部出力インターフェイス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラントの制御装置に係り、特に操作変数間の操作手順を自動演算するプラントの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントの制御装置は、制御対象であるプラントから得られる状態量の計測信号を処理し、プラントに与える制御信号（操作信号）を算出して制御対象に伝達する。また制御装置は、多くの場合に複数の計測信号を入力し、複数の制御信号（操作信号）をプラントに出力しており、プラントが大規模であるほど多数入力、多数出力の制御装置とされることが多い。
【０００３】
プラントの制御装置には、プラントの状態量の計測信号がその目標値（以下操作変数という）を満足するように、操作信号を計算するアルゴリズムが実装される。従って、多数入力、多数出力の制御装置では、それぞれの操作変数ごとに操作信号を計算するアルゴリズムが準備されることになる。係る多数入力、多数出力の制御装置では、入力あるいは出力の中に相互に影響しあうものを含むことが多い。
【０００４】
プラントの制御に用いられている制御アルゴリズムとして、ＰＩ（比例・積分）制御アルゴリズムがある。ＰＩ制御では、プラントの状態量の計測信号とその操作変数との偏差に比例ゲインを乗じた値に、偏差を時間積分した値を加算して、プラントに与える操作信号を導出する。ＰＩ制御を用いた制御アルゴリズムは、ブロック線図などで入出力関係を記述することができるため、入力と出力の因果関係が分かりやすく、多くの適用実績がある。
【０００５】
しかし、プラントの運転状態の変更や環境の変化など、事前に想定していない条件でプラントを運転する場合には、制御ロジックを変更するなどの作業が必要になる場合がある。また、近年ではＰＩ制御のようにプラントを安定・安全に運転するだけでなく、プラントの省エネルギー化、高効率化、環境に影響を与える有害物質の排出量低減等、プラントの運転状態を最適化する制御技術を導入する動きが積極的に行われている。
【０００６】
このような、プラントの運転状態や環境変化への適応、及びプラントの運転状態の最適化に対応した制御方式には、制御アルゴリズムやパラメータ値を自動的に修正する適応制御、最適制御等の方式がある。
【０００７】
上記に鑑みた技術として、特許文献１には、プラントの運転状態の将来値を予測し、現在から将来にわたる運転状態が制御目標に対して最適となるように複数の操作変数を最適化演算により決定する、多変量モデル予測制御に関する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２９６２０４公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示された技術をプラントの制御装置へ適用した場合、予測モデルの最適化計算により将来にわたるプラントの挙動を考慮した最適な操作変数を決定できるため、プラントの運転状態の最適化を実現できる。また特許文献１に開示された技術では、操作変数が数十に及ぶ場合でも、予測モデルの演算コストを抑制するよう工夫することで実用性を確保することができる。
【００１０】
然しながら、操作変数が増加すると、その操作変数間の相互作用の影響を無視できなくなる。即ち、プラントを制御する上で基本となる制御ロジックを構築する際に、複数の操作変数を考慮する必要性が生じる。操作変数間の相互作用は遅れ時間やむだ時間といった時間因子によって支配されることが多い。それらの影響を無視した場合、演算結果として得られた操作変数に従いプラントを操作したにもかかわらず、所望の制御効果を得られない可能性がある。
【００１１】
特許文献１に開示された技術では、プラントのプロセスに内在する時間因子の影響を考慮した構成とはなっておらず、仮に適用したプラントの時間因子の影響が強く、操作変数に強い相互依存関係が存在した場合、操作変数決定の時間的制約に対しては所望の性能を達成できるものの、前記の理由により制御目標に対しては目標性能を達成できない可能性がある。
【００１２】
本発明の目的は、多数の操作変数を考慮するプラントの適応、最適制御において、プラントのプロセスの時間因子に起因する操作変数間の相互作用を考慮し、その影響が最小となるような操作変数間の操作手順を自動演算するプラントの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】
【００１３】
以上のことから本発明においては、プラントから複数の計測信号を取り込み、計測信号をその操作変数に合致すべく複数のロジック演算を実行し、プラントに複数の制御信号を与えるプラントの制御装置において、制御装置は、複数のロジック演算に使用する操作変数を含む制御ロジックデータを保存する制御ロジックデータベースと、ロジック演算を実行しプラントに与える複数の制御信号を生成する制御信号生成部と、操作変数の操作手順を演算する操作手順演算部を備え、操作手順演算部は、制御ロジックデータベースに記憶された複数のロジック演算に使用する複数の操作変数のうち、互いに関連する操作変数について、第１の操作変数のロジック演算結果と第２の操作変数が加味されるまでの間のロジック演算における遅れ時間を操作変数毎に求めて、複数の操作変数の操作手順を決定し、制御信号生成部は、複数の計測信号をその操作変数に合致すべく複数のロジック演算を実行して複数の制御信号を前記プラントに与えるとともに、複数のロジック演算で使用する操作変数の大きさを変更するとき、この操作変数に関連する他の操作変数の変更順序を操作手順演算部で求めた複数の操作変数の操作手順に従って実行する。
【００１４】
また、制御ロジックデータベースに記憶された複数のロジック演算にはＰＩ制御を含み、パラメータとしてＰＩ制御の積分時定数を備えており、操作手順演算部はロジック演算における遅れ時間として、積分時定数を使用する。
【００１５】
また、操作手順演算部では、操作変数に関連する制御ロジックを抽出し、制御ロジックに対する操作変数間の遅れ時間・むだ時間といった時間因子から遅れ時間を決定する。
【００１６】
以上のことから本発明においては、プラントから複数の計測信号を取り込み、計測信号をその操作変数に合致すべく複数のロジック演算を実行し、プラントに複数の制御信号を与えるプラントの制御装置において、制御装置は、複数のロジック演算に使用する操作変数を含む制御ロジックデータを保存する制御ロジックデータベースと、ロジック演算を実行しプラントに与える複数の制御信号を生成する制御信号生成部と、操作変数の操作手順を演算する操作手順演算部を備え、操作手順演算部は、互いに関連する操作変数について、第１の操作変数のロジック演算結果と第２の操作変数が加味されるまでの間のロジック演算における遅れ時間を、操作変数間の相互関係を表す行列の形で把握し、操作変数間の相互関係を有向グラフに変換し、有向グラフから各操作変数の評価値を求め、評価値の大きさにしたがって複数の操作変数の操作手順を決定し、制御信号生成部は、複数の計測信号をその操作変数に合致すべく複数のロジック演算を実行して複数の制御信号を前記プラントに与えるとともに、複数のロジック演算で使用する操作変数の大きさを変更するとき、この操作変数に関連する他の操作変数の変更順序を前記操作手順演算部で求めた複数の操作変数の操作手順に従って実行する。
【００１７】
また、有向グラフから各操作変数の評価値を求めるために、操作変数毎に設けたノード間の有向枝の接続に従ってノード間の遷移処理を実行し、有向枝に記載された遅れ時間情報をノード遷移に従って加算していくことで、各操作変数の評価値を計算する。
【００１８】
また、操作手順演算部では、手続きにより求めた各操作変数の評価値の小さいものから順番に操作手順を割り当てる。
【００１９】
また、制御装置は画像表示装置を含み、画像表示装置には、制御ロジックデータベースに記憶された複数のロジック演算に使用する複数の操作変数のうち、互いに関連する操作変数を選択するための操作変数設定画面として、複数のロジック演算回路とこの回路に含まれる操作変数とが表示され、かつ表示された操作変数から抽出された操作変数がリスト表示される。
【００２０】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のプラントの制御装置において、
また、制御装置は画像表示装置を含み、画像表示装置には、選択した操作変数に対して、操作手順演算部においてその操作手順を決定した結果、ならびにその操作手順に基づきプラントの操作を実行している途中経過が演算結果表示画面として表示される。
【００２１】
また、制御装置は画像表示装置を含み、画像表示装置には、操作手順演算部において計算した結果として、各操作変数を評価値の昇順に演算結果リストに表示する手順演算結果表示画面が表示される。
【００２２】
また、制御装置は画像表示装置を含み、画像表示装置には、制御信号生成部によるプラント制御が実行されたときの、各操作変数の変更前後の値並びに非制御量の変更前後の値が制御特性表示画面として表示される。
【００２３】
また、計測信号として、火力発電プラントから排出されるガスに含まれる窒素酸化物、一酸化炭素、及び硫化水素の夫々の濃度、並びにプラントの蒸気流量、蒸気温度、蒸気圧力のうち少なくとも１つを表す信号を含み、制御信号として、空気ダンパの開度、空気流量、燃料流量、給水流量、タービンガバナ開度、排ガス再循環流量のうち少なくとも１つを決定する信号を含む。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、プラントの操作変数の相互依存関係を考慮してプラントを操作する手順を自動演算する機能を備え、かつ演算した手順に基づいてプラントを操作するように制御信号を生成し、相互依存関係による影響を最小限に抑える機能を備えたプラントの制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のプラント制御装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】制御装置が制御対象とする火力発電プラントの構成を示す概略図。
【図３】ボイラ下流側に設置したエアーヒーターと関連する配管部の拡大図。
【図４】典型的なロジック回路の一例を示す図。
【図５】制御装置２００の処理内容を示すフローチャート。
【図６】操作手順演算部５００の詳細な動作を示すフローチャート。
【図７】操作変数間の相互関係を行列の形で表現した図。
【図８】操作変数間の相互関係を有向グラフで表現した図。
【図９】有向グラフから各操作変数の評価値を計算するフローチャート。
【図１０】図９各部の処理の流れとこのときに生成される情報について示す図。
【図１１】操作変数設定画面の一例を示す図。
【図１２】演算結果表示画面の一例を示す図。
【図１３】手順演算結果表示画面の一例を示す図。
【図１４】制御特性表示画面の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明によるプラントの制御装置の実施例について図面を参照して説明する。
【実施例】
【００２７】
まず、本発明のプラント制御装置の概略構成について図１を参照して説明する。図１に示すように、制御対象のプラント１００は、制御装置２００によって制御される。ここではプラント１００が火力発電プラントである例について、後で図２、図３を用いて説明する。
【００２８】
図１の制御装置２００の内部構成を機能別に大別すると、演算装置Ｍと、データベースＤＢと、インターフェイス部ＩＦとで構成される。
【００２９】
まず演算装置Ｍについてみると、これは補正信号演算部３００、制御信号生成部４００、操作手順演算部５００を備える。これら各部のうち、制御信号生成部４００は、ＰＩ制御を用いた制御アルゴリズム等で構成された既存の制御機能である。補正信号演算部３００は、制御信号生成部４００で使用する操作変数を最適な値にする補正信号を与える。また、操作手順演算部５００は、補正信号を与える手順やタイミングを決定する。
【００３０】
またデータベースＤＢとして、計測信号データベースＤＢ１、演算情報データベースＤＢ２、操作手順情報データベースＤＢ３、制御ロジックデータベースＤＢ４、及び制御信号データベースＤＢ５が設けられている。制御信号生成部４００による通常のプラント制御のためには計測信号データベースＤＢ１、制御ロジックデータベースＤＢ４、及び制御信号データベースＤＢ５が使用される。演算情報データベースＤＢ２と操作手順情報データベースＤＢ３は、補正信号演算部３００と操作手順演算部５００で使用する。
【００３１】
また、インターフェイス部ＩＦとして、外部入力インターフェイスＩＦ／Ｉ、及び外部出力インターフェイスＩＦ／Ｏが設けられている。
【００３２】
なお、制御装置２００は保守ツール９１０と接続されており、プラント１００の運転員は、保守ツール９１０に接続された外部入力装置９００と画像表示装置（例えばＣＲＴディスプレイ）９２０とを介して、制御装置２００を制御することができる。
【００３３】
以下、概略以上のように構成された本発明のプラント制御装置について説明するが、その前に本発明を適用可能なプラント１００の一例として火力発電プラントの構成について説明する。
【００３４】
図２は、本発明に係わる制御装置２００が制御対象とする火力発電プラント１００ａの構成を示す概略図である。先ず、火力発電プラント１００ａによる発電の仕組みについて簡単に説明する。
【００３５】
図２の火力発電プラント１００ａは、ボイラ１０１で蒸気を発生してタービン１０８を駆動し、タービンに直結する発電機１０９で所望の電力量を得るシステムである。この実現のためには、ボイラ１０１に供給する水と燃料と空気を負荷要求信号（電力量要求信号）に対応して適切に制御し、タービンに導く蒸気の温度、流量、圧力の関係を所望の関係に維持する必要があり、このために制御装置２００が使用される。
【００３６】
まずボイラ１０１には、燃料として例えば微粉炭が供給される。微粉炭は、ミル１１０で石炭を細かく粉砕して得られ、この微粉炭が配管１３４から複数のバーナ１０２を介して燃料として与えられる。
【００３７】
またボイラ１０１には、微粉炭燃焼用の空気が供給される。空気には、微粉炭搬送用の１次空気と燃焼調整用の２次空気があり、微粉炭と１次空気は配管１３４から、２次空気は配管１４１から夫々バーナ１０２に導かれる。また、ボイラ１０１には、２段燃焼用の空気をボイラ１０１に投入するアフタエアポート１０３が設けられている。２段燃焼用の空気は、配管１４２からアフタエアポート１０３に導かれる。
【００３８】
またボイラ１０１には、水（給水）が供給される。給水は、給水ポンプ１０５を介してボイラ内の熱交換器１０６に供給され、ボイラ１０１を流下する燃焼ガスによって過熱され、高温高圧の蒸気となる。
【００３９】
ボイラ１０１の内部で微粉炭を燃焼することによって発生した高温の燃焼ガスは、ボイラ１０１の内部の経路に沿って下流側に流下して、ボイラ１０１の内部に配置された熱交換器１０６で給水と熱交換して蒸気を発生させた後に、排ガスとなってボイラ１０１の下流側に設置されたエアーヒーター１０４に流入し、このエアーヒーター１０４で熱交換してボイラ１０１に供給する空気を昇温する。そして、このエアーヒーター１０４を通過した排ガスは、図示していない排ガス処理を施した後に、煙突から大気に放出される。
【００４０】
ボイラ１０１の熱交換器１０６を循環する給水は、給水ポンプ１０５を介して熱交換器１０６に供給され、熱交換器１０６においてボイラ１０１を流下する燃焼ガスによって過熱され、高温高圧の蒸気となる。尚、本実施例では熱交換器の数を１つとしているが、熱交換器を複数配置するようにしてもよい。
【００４１】
熱交換器１０６で発生した高温高圧の蒸気は、タービンガバナ弁１０７を介して蒸気タービン１０８に導かれ、蒸気の持つエネルギーによって蒸気タービン１０８を駆動して発電機１０９で発電する。
【００４２】
前記したように制御装置２００は、ボイラ１０１に供給する水と燃料と空気を負荷要求信号に対応して適切に制御し、かつタービンに導く蒸気の温度、流量、圧力の関係を所望の関係に維持する機能を果たすために、発電プラント各部の状態量を取り込んでいる。このために、火力発電プラント１００ａには、その運転状態を示す状態量を検出する様々な計測器が配置されている。
【００４３】
火力発電プラント１００ａは図１のプラント１００に該当しているので、これらの計測器から取得された火力発電プラントの計測信号は、図１に示すようにプラント１００から計測信号１として制御装置２００の外部入力インターフェイスＩＦ／Ｉに送信される。
【００４４】
計測器としては、例えば図２の火力発電プラント１００ａに示すように、熱交換器１０６から蒸気タービン１０８に供給される高温高圧の蒸気の温度を計測する温度計測器１５１、蒸気の圧力を計測する圧力計測器１５２、発電機９で発電される電力量を計測する発電出力計測器１５３が図示されている。
【００４５】
蒸気タービン１０８の復水器（図示せず）によって蒸気を冷却して生じた給水は、給水ポンプ１０５によってボイラ１０１の熱交換器１０６に供給されるが、この給水の流量は流量計測器１５０によって計測されている。
【００４６】
また、ボイラ１０１から排出する燃焼ガスである排ガス中に含まれている成分（窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び硫化水素（Ｈ２Ｓ）など）の濃度に関する状態量の計測信号は、ボイラ１０１の下流側に設けた濃度計測器１５４によって計測される。また図２に計測器としての図示は無いが、これら以外にも微粉炭燃料量、空気量などの状態量が計測器により計測され制御装置に取り込まれる。
【００４７】
このように、火力発電プラント１００ａの計測データ項目には、上記各計測器によって計測した火力発電プラント１００ａの状態量であるボイラ１０１に供給される燃料流量、ボイラ１０１に供給される空気流量、ボイラ１０１の熱交換器１０６に供給される給水流量、ボイラ１０１の熱交換器１０６で発生して蒸気タービン１０８に供給される蒸気温度、ボイラ１０１の熱交換器１０６に供給される給水の給水圧力、ボイラ１０１から排出される排ガスのガス温度、前記排ガスのガス濃度、及びボイラ１０１から排出される排ガスの一部をボイラ１０１に再循環させる排ガス再循環流量等が含まれる。計測データ項目は、図１の制御装置２００内の計測信号データベースＤＢ１に保管される。
【００４８】
これらの計測データ項目は、図１で示した制御装置２００における制御信号生成部４００で演算して出力された制御信号１３による操作の結果として決定される計測データ項目である。つまり、制御信号１３に基づいてプラント各所の操作端を操作した結果として、プラント状態量である計測データ項目の値が定まってくる。
【００４９】
次に、プラントの操作端について説明する。ここでは、ボイラ１０１に供給する空気系統を例にとって、この場合の操作端の説明を行う。具体的には、ボイラ１０１の内部に投入される空気の経路、すなわちバーナ１０２からボイラ１０１の内部に投入される１次空気と２次空気の経路、及びアフタエアポート１０３からボイラ１０１の内部に投入される空気の経路で使用される操作端について図２を用いて説明する。
【００５０】
図２において、１次空気は、ファン１２０から配管１３０に導かれ、途中でボイラ１０１の下流側に設置されたエアーヒーター１０４を通過する配管１３２と、エアーヒーター１０４を通過せずにバイパスする配管１３１とに分岐するが、エアーヒーター１０４の下流側に配設した配管１３３となって再び合流し、バーナ１０２の上流側に設置された微粉炭を製造するミル１１０に導かれる。
【００５１】
エアーヒーター１０４を通過する１次空気は、ボイラ１０１を流下する燃焼ガスと熱交換することによって加熱される。この加熱された１次空気と共に、エアーヒーター１０４をバイパスした１次空気は、ミル１１０において粉砕した微分炭をバーナ１０２に搬送する。
【００５２】
ファン１２１を用いて配管１４０から投入された空気は、エアーヒーター１０４で同様にして加熱された後に、２次空気用の配管１４１とアフタエアポート用の配管１４２とに分岐して、夫々、ボイラ１０１のバーナ１０２とアフタエアポート１０３とに導かれる。
【００５３】
図３は、図２に示した火力発電プラント１００ａのボイラ１０１の下流側に設置したエアーヒーター１０４と関連する配管部の拡大図である。この図を用いてボイラの操作端の一例を説明する。
【００５４】
火力発電プラントの制御装置２００においては、ファン１２１から送られてバーナ１０２とアフタエアポート１０３からボイラ１０１の内部へ投入される空気流量を制御する例として、２次空気用の配管１４１とアフタエアポート用の配管１４２の上流側に操作端機器となるエアダンパ１６２及びエアダンパ１６３をそれぞれ設け、制御装置２００によってこれらのエアダンパ１６２及びエアダンパ１６３の開度を調節して、ボイラ１０１の内部に供給される２次空気とアフタエアの流量をそれぞれ制御できるように構成している。
【００５５】
また、ファン１２０から送られてバーナ１０２から微粉炭と共にボイラ１０１の内部へ投入される空気流量を制御する例として、配管１３３に合流する直前部分の配管１３１及び配管１３２に操作端機器となるエアダンパ１６０及びエアダンパ１６１をそれぞれ設け、制御装置２００によってこれらのエアダンパ１６０及びエアダンパ１６１の開度を調節して、ボイラ１０１の内部に供給される空気の流量をそれぞれ制御できるように構成している。
【００５６】
なお、前記制御装置２００は、他の計測データ項目を制御することもできるので、操作端機器の設置場所を制御対象に応じて変えてもよい。
【００５７】
図３に示したように、エアーヒーター１０４には空気を供給する配管１３０、及び配管１４０がそれぞれ設置されており、このうち、配管１４０はエアーヒーター１０４を貫通して配設され、配管１３０は途中から分岐した配管１３１と配管１３２によって構成されており、前記配管１３１はエアーヒーター１０４をバイパスして配設され、前記配管１３２はエアーヒーター１０４を貫通して配設されている。
【００５８】
そして配管１３２はエアーヒーター１０４を貫通した後に配管１３１と合流して配管１３３となってミル１１０に導かれ、このミル１１０から配管１３３を通じて微粉炭と共に空気をボイラ１０１のバーナ１０２に導くように配設されている。
【００５９】
また、配管１４０はエアーヒーター１０４を貫通した後に配管１４１と配管１４２とに分岐し、このうち、配管１４１はボイラ１０１のバーナ１０２に、配管１４２はボイラ１０１のアフタエアポート１０３に、それぞれ空気を導くように配設されている。
【００６０】
また、前記配管１３３に合流する直前部分の配管１３１及び配管１３２には、流通する空気量を調節するエアダンパ１６０及びエアダンパ１６１がそれぞれ設置され、前記配管１４１及び配管１４２の上流部分には、流通する空気量を調節するエアダンパ１６２及びエアダンパ１６３がそれぞれ設置されている。
【００６１】
そして、これらのエアダンパ１６０〜１６３を操作することにより、配管１３１、１３２、１４１、１４２を空気が通過する面積を変更することができるので、配管１３１、１３２、１４１、１４２を通過してボイラ１０１の内部に供給される空気流量を個別に調整できる。
【００６２】
なお、以上の説明ではボイラ１０１の空気系統に関する操作端を例に挙げて説明したが、これ以外にも多くの操作端を有する。例えば、燃料系統であればミル１１０を回転させるミル用モータ、水系統では給水量制御用のポンプなどがある。また、これら以外にも水系統、蒸気系統、空気系統、あるいはドレン系統の配管上の各種の弁、各種の補機などが操作端として制御装置２００の操作の対象となる。
【００６３】
制御装置２００の制御信号生成部４００によって演算された制御信号１３は、外部出力インターフェイスＩＦ／Ｏを介して火力発電プラント１００ａに対する操作信号１４として出力され、ボイラ１０１の配管１３１、１３２、１４１、１４２にそれぞれ設置したエアダンパ１６０、１６１、１６２、１６３などの操作端の機器を操作する。
【００６４】
尚、本実施例では、エアダンパ１６０、１６１、１６２、１６３などの機器のことを操作端と呼び、これを操作するのに必要な制御装置２００で演算した制御信号１３が該制御装置２００から前記操作端に指令する出力信号を操作信号１４と呼ぶ。
【００６５】
また、制御信号生成部４００によって演算されて操作端に出力される操作信号１４としては、ボイラ１０１に空気を供給する配管１３１、１３２、１４１、１４２にそれぞれ設置された空気の流量を調節する空気ダンパ１６０〜１６３の開度、ボイラ１０１のバーナ１０２に供給される微粉炭の燃料流量を調節するミル用モータの回転数、及びボイラ１０１から排出される排ガスの一部をボイラ１０１に再循環させる排ガス再循環用の排ガスダンパの開度、給水ポンプ１０５駆動用モータの回転数、タービン１０８に導かれる蒸気流量を決定するタービンガバナ弁１０７の開度等が含まれる。
【００６６】
発電プラントの制御装置２００は、操作端各部を制御してボイラ１０１に供給する水と燃料と空気を負荷要求信号に対応して適切に制御し、かつタービンに導く蒸気の温度、流量、圧力の関係を所望の関係に維持する機能を果たすための制御ロジックを備えている。この制御ロジックは、図１の制御ロジックデータベースＤＢ４に保持されており、この一例を図４に示す。
【００６７】
図４は、典型的なロジック回路の一例を示している。この事例では、４組のロジック回路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４があり、互いに関連している状況を説明する。このロジック回路は、上記した発電プラントのものではないが、例えばＬ１が負荷、Ｌ２が燃料，Ｌ３が給水，Ｌ４が空気の制御のためのロジック回路と仮定すれば、プラントの制御のための各制御ロジックが互いに関連、影響しあっている様子が理解できる。
【００６８】
まず、ロジック回路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４は、演算素子として、例えば加算（減算）回路ａｄ，乗算回路ｍ、除算回路ｄｉ、比例積分回路ＰＩ、信号発生回路ＳＧ、関数発生回路ＦＧ、積分回路Ｉ等で構成され、制御ロジック上での処理は有向枝の接続に従い遷移する（制御信号線の矢印の方向に信号が流れる）。なお、各演算素子には、その演算が実行完了となるまでの遅れ時間情報が含まれている。
【００６９】
ロジック回路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の入出力について説明する。まずＩＮは、計測情報入力信号である。これは図１のプラント２００から入力した計測信号であり、多くの場合に制御系の帰還信号として使用される。操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）は、制御系の目標設定信号である。また、プラントの操作信号に該当する制御指令（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）がある。ここで操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）は、制御指令（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）を生成するための制御ロジック回路への入力変数であり、設定可能な値である。
【００７０】
例えば、ロジックＬ１の制御思想をごく簡単に説明すると、目標信号Ａに対して計測信号ＩＮ１を制御帰還信号とする偏差信号を加算回路ａｄ１で求め、比例積分演算回路ＰＩの結果で制御指令ｂを作成し、制御指令ｂにより操作端を操作する。なお、比例積分演算ＰＩに先立ち、乗算回路Ｘにおいて、計測信号ＩＮ２によるゲイン補正を実行している。また、比例積分演算回路ＰＩの結果と信号発生器ＳＧからの信号を乗算回路Ｘで乗算して得た信号（制御指令）ａにより、他の操作端を制御する。
【００７１】
この例の場合に、ロジック回路Ｌ１は操作変数Ａ、２種類の計測情報入力信号ＩＮ１、ＩＮ２，信号発生回路ＳＧからの信号を入力として、制御指令ａ，ｂを得る。ロジック回路Ｌ２は操作変数Ｂ、Ｅ，制御指令ｂを入力として、制御指令ｃを得る。ロジック回路Ｌ３は操作変数Ｄ，Ｅ、計測情報入力信号ＩＮ３、制御指令ｃを入力として、制御指令ｅを得る。ロジック回路Ｌ４は操作変数Ｃ、計測情報入力信号ＩＮ４，制御指令ａ，ｅを入力として、制御指令ｆを得る。この図４の複数のロジック回路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の間には、上記の指令、信号の関係を通じて、上流に位置するロジック回路と、その下流に位置するロジック回路とが存在し、影響を与えていることが理解できる。
【００７２】
この事例で明らかなように、それぞれのロジック回路Ｌの出力である制御指令（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）は、それぞれプラント内各所の操作端に与えられて制御が実行されると共に、他のロジック回路Ｌの入力の一部として使用される。また操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）も異なるロジック回路で使用されることがある。
【００７３】
以上の説明から明らかなように、図１の制御装置２００は通常運転状態においてはプラント１００から計測信号１を入力して操作信号１４を与えている。この機能は制御信号生成部４００により実行されている。制御信号生成部４００は計測信号データベースＤＢ１に蓄積された計測データ３と、制御ロジックデータベースＤＢ４に記憶されている例えば図４のような制御ロジックデータ１１を用いて、計測信号１が望ましい値となるように制御信号１３を生成する。なお、制御信号生成部４００にて生成された制御信号１３は、制御信号データベースＤＢ５に保存される。
【００７４】
図４のロジック回路は、発電プラントのものではないが、例えばＬ１が負荷、Ｌ２が燃料，Ｌ３が給水，Ｌ４が空気の制御のためのロジック回路と仮定することができることについて先に説明した。この仮定では、例えば操作変数Ａを負荷要求信号、Ｂを燃料要求信号、Ｄを給水要求信号、Ｃを空気要求信号と考えることができる。これら操作変数はいわゆる目標設定信号であり、火力発電プラントの例では、負荷要求信号が変更されたときに、他の目標設定信号（燃料要求信号Ｂ、給水要求信号Ｄ、空気要求信号Ｃ）もバランスさせながら変更させる必要がある。この変更操作では、各目標設定信号の時系列的な大きさと、変更の順序、タイミングを決定させる必要がある。
【００７５】
図１の制御装置２００では、補正信号演算部３００において操作変数の時系列的な大きさを決定し、操作手順演算部５００において操作変数の変更の順序、タイミングを決定する。この決定結果は、制御信号生成部４００における制御に反映される。
【００７６】
以下、補正信号演算部３００と制御信号生成部４００と操作手順演算部５００の機能に付いて簡便に説明する。
【００７７】
まず制御信号生成部４００では、制御ロジックデータベースＤＢ４に保存された制御ロジックデータ１１と、計測データ３を用いて、計測信号１が望ましい値となるように制御信号１３を生成する。この制御ロジックデータベースＤＢ４には、図４で説明したように、制御ロジックデータ１１及び１２を算出するための制御回路、制御パラメータが保存される。この制御ロジックデータ１１及び１２を算出する制御回路には、従来技術として公知のＰＩ（比例・積分）制御などを用いている。
【００７８】
制御信号生成部４００は、基本的に以上のように作動するが、この場合に制御信号生成部４００が与える制御信号が最適な値となるように、補正信号演算部３００と操作手順演算部５００により調整される。そのために、制御信号生成部４００には、さらに演算情報データベースＤＢ２に保存された補正信号演算データ６、操作手順情報データベースＤＢ３に保存された操作手順情報８が入力されている。
【００７９】
このうち、操作手順情報８とは、制御信号生成部４００が制御信号１３を生成する際に考慮する操作手順やタイミングのことであり、操作手順演算部５００により決定される。操作手順演算部５００では、計測信号データベースＤＢ１に保存された計測データ３、制御ロジックデータベースＤＢ４に保存された制御ロジックデータ１２、ならびに操作手順情報データベースＤＢ３に保存されているプラント制御時に考慮する操作変数条件を含む操作手順演算情報データ９を用いて、これを決定する。演算結果である操作手順情報データ１０は、操作手順情報データベースＤＢ３に保存される。この操作手順演算部５００の機能は、本発明の中核をなすものであるので別途詳細に説明する。
【００８０】
また、補正信号演算データ４とは、制御信号生成部４００が生成する制御信号１３の大きさを補正するものであり、補正信号演算部３００により決定される。補正信号演算部３００には、計測信号データベースＤＢ１に保存された計測データ３と、演算情報データベースＤＢ２に保存された補正信号演算情報５と、操作手順情報データベースＤＢ３に保存された操作手順情報７が入力される。そして、ここでの演算結果として、補正信号演算データ４を生成する。この補正信号演算データ４は、演算情報データベースＤＢ２に保存される。なお、計測信号データベースＤＢ１に保存された計測データ３の一部は、制御信号生成部４００及び操作手順演算部５００に入力され、これらでの演算に使用される。
【００８１】
補正信号演算部３００は、要するに図４のロジック回路の操作変数の大きさを決定する機能であるが、本発明の場合にこの内部構成は従来公知の手法で実現可能である。例えば、特許第４６２７５５３号に記載の考えに従って操作変数の大きさを決定することができる。これは例えば、火力発電プラント制御の例で言えば、負荷要求信号が変更されたときに、他の操作変数（目標設定信号）である燃料、給水、空気量の目標信号をどの程度変更させるべきか、補正信号演算部３００はその最適な大きさを求めるものである。これは過去の経験などを学習することで最適値にすることができる。本発明では、補正信号演算部３００は、これらの公知技術を適用して実現可能であるので、これ以上の詳細説明を省略する。
【００８２】
なお操作手順演算部５００から操作手順情報データベースＤＢ３に保存される操作手順情報データ１０には、プラント１００の運転員が保守ツール９１０を介して設定した制御ロジック上で操作可能な入力情報（操作変数）の操作手順に関する情報が含まれる。
【００８３】
また制御信号生成部４００では、操作手順情報データ１０の中から過去の操作履歴を考慮し、今回の制御信号生成時に考慮すべき操作変数情報を抽出し、それを基に制御信号１３を生成する。
【００８４】
係る構成とすることにより制御装置２００は、制御ロジックデータベースＤＢ４に保存された制御ロジック情報を考慮して決定した操作手順情報データ８に従って制御信号１３を生成することになる。このメカニズムを具備することにより、操作変数や制御指令間での相互干渉の影響を考慮した制御を実行することが可能となり、制御性能を向上できる。
【００８５】
制御装置２００は、概ね以上のように構成されており、プラント１００の制御を実行する。この制御は、プラント１００の運転員の監視の下で実行され、そのために制御装置２００には保守ツール９１０が接続されている。
【００８６】
プラント１００の運転員は、キーボード９０１とマウス９０２で構成される外部入力装置９００、制御装置２００とデータを送受信できる保守ツール９１０、及び画像表示装置９２０を用いることにより、制御装置２００に備えられている種々のデータベースに保存された情報にアクセスすることができる。このために、制御装置２００は保守ツール９１０と入出力データ情報９０をやり取りするための図示せぬ入力部又は出力部を有する。
【００８７】
これらの装置を用いることにより、プラント１００の運転員は、制御装置２００の補正信号演算部３００、制御信号生成部４００、及び操作手順演算部５００で用いる条件設定及び得られた演算結果の確認に必要な情報を入力することができる。
【００８８】
保守ツール９１０は、外部入力インターフェイス９１１、データ送受信処理部９１２、及び外部出力インターフェイス９１３で構成され、データ送受信処理部９１２を介して制御装置２００とデータを送受信できる。
【００８９】
外部入力装置９００で生成した保守ツール入力信号９１は、外部入力インターフェイス９１１を介して保守ツール９１０に取り込まれる。保守ツール９１０のデータ送受信処理部９１２では、保守ツール入力信号９２の情報に従って、制御装置２００から入出力データ情報９０を取得する。
【００９０】
また、データ送受信処理部９１２では、保守ツール入力信号９２の情報に従って、制御装置２００の制御装置２００の補正信号演算部３００、制御信号生成部４００、及び操作手順演算部５００で用いる条件設定及び得られた演算結果の確認に必要な入出力データ情報９０を出力する。
【００９１】
データ送受信処理部９１２では、入出力データ情報９０を処理した結果得られる保守ツール出力信号９３を、外部出力インターフェイス９１３に送信する。外部出力インターフェイス９１３から送信された保守ツール出力信号９４は、画像表示装置９２０に表示される。
【００９２】
尚、上記の制御装置２００では、計測信号データベースＤＢ１、演算情報データベースＤＢ２、操作手順情報データベースＤＢ３、制御ロジックデータベースＤＢ４、及び制御信号データベースＤＢ５が制御装置２００の内部に配置されるが、これらの全て、あるいは一部を制御装置２００の外部に配置することもできる。
【００９３】
以下、図１の制御装置２００の処理内容を示す制御手順を図５のフローチャートに従って説明する。図５に示したフローチャートは、ステップＳ１０、Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８、Ｓ１９、及びＳ２０を組み合わせて実行する。以下では、夫々のステップについて説明する。
【００９４】
まず、制御装置２００の動作開始後、制御装置の実行条件を設定するステップＳ１０では、補正信号演算部３００、制御信号生成部４００、及び操作手順演算部５００の実行時に使用する種々のパラメータ条件を設定する。
【００９５】
次に、操作変数を設定するステップＳ１１では、プラント１００に対して制御装置２００が操作条件を変更する対象となる操作変数を設定する。この操作変数は、制御ロジック中に定義されている操作項目（ＣＲＴオペレーション）の中から、制御目的に応じて任意に選択することができる。なお、操作変数とは図４のロジック回路で説明したように制御系の目標信号であり、図４の例では（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）がこれに相当する。これは例えば、火力発電プラントの例では、多くの操作変数の中から、制御目的として負荷要求信号に着目したときには、これにバランスさせて制御すべき燃料、給水、空気の目標設定信号を、操作条件を変更する対象となる操作変数として抽出すべきことを意味している。
【００９６】
次に、操作手順を計算するステップＳ１２では、操作手順演算部５００を動作させ、プラント１００を制御する際に、前記ステップＳ１１で設定した操作変数を変更する順番を計算し、操作手順情報データベースＤＢ３に保存する。つまり、これらの目標信号は、制御過程の適宜のタイミングで大きさが変更されて運用されるが、相互に関連して変更される必要があることから、変更のタイミングが重要になる。例えばボイラの事例で給水の目標信号を変更するときには、燃料、空気も変更して全体を安定させる必要があるが、過渡的には相互に遅れ時間が存在するために他の操作変数を変更する順番やタイミングを考慮する必要がある。尚、操作手順演算部５００の詳細な機能及び動作については、後述する。
【００９７】
次に、計測信号データを取得するステップＳ１３では、制御装置２００に設置された外部入力インターフェイスＩＦ／Ｉを通じて計測信号データ１を取得し、計測信号データベースＤＢ１に保存する。
【００９８】
次に、補正信号を演算するステップＳ１４では、補正信号演算部３００を動作させ、ステップＳ１２にて計算した操作手順情報を基に、現時点で該当する操作変数を操作対象とした操作補正信号を生成する。この操作補正信号は、該当する操作変数のみを対象とした制御信号である。つまり、ステップＳ１２では、他の操作変数を変更する順番やタイミングを考慮したが、ここではさらに過渡的な制御状態における制御信号１３の大きさを補正する。
【００９９】
次に、ステップＳ１５では、ステップＳ１４にて求めた操作補正信号演算結果４を演算情報データベースＤＢ２へ保存する。
【０１００】
次に、制御信号を生成するステップＳ１６では、制御装置２００の制御信号生成部４００を動作させ、演算情報データベースＤＢ２、操作手順情報データベースＤＢ３及び制御ロジックデータベースＤＢ４に保存されている補正信号演算データ６、操作手順情報８、制御ロジックデータ１１を用いて制御信号１３を生成する。生成した制御信号１３はプラントの制御に使用される他、制御信号データベースＤＢ５に保存される。
【０１０１】
次の、制御の実行を判定するステップＳ１７は分岐判断である。プラント１００の運転状態から現時点でプラントの操作を実行できない場合はステップＳ１８へ進み、そうでない場合はステップＳ１９へ進む。
【０１０２】
プラントを制御するステップＳ１８では、生成した制御信号１３を制御装置２００に設置された外部出力インターフェイスＩＦ／Ｏを通じて制御信号１４として出力し、プラントを制御する。
【０１０３】
次の、ステップＳ１９も分岐判断である。ステップＳ１２にて計算した操作手順に従い、一連の操作変数に関するプラント１００の制御が終了している場合はステップＳ２０に進み、そうでない場合はステップＳ１３へ進む。
【０１０４】
最後に、一連の処理動作の終了を判定するステップＳ２０は分岐判断である。外部入力装置９００を通じて本発明の制御装置２００の動作を終了させる信号が入力された場合は処理を終了させるステップに進み、そうでない場合はステップＳ１１に戻る。
【０１０５】
以上の動作によって、本発明の制御装置２００の動作では、プラント１００の運転員が設定した実行条件に基づき、運転データ取得、操作手順計算、補正信号演算、制御信号生成及び制御実施に至る一連の処理を自律的に獲得・実行できる。
【０１０６】
次に、前記制御装置２００における操作手順演算部５００の詳細な動作について、図６のフローチャート、及び図４、図７、図８の概念図を用いて説明する。
【０１０７】
図６は、操作手順演算部５００の動作を表すフローチャートであり、図５に示した全体フローチャートのステップＳ１２の動作を詳細に示したものである。図６のフローチャートは、ステップＳ１２１、Ｓ１２２、Ｓ１２３、Ｓ１２４及びＳ１２５を組み合わせて実行する。以下では、夫々のステップについて説明する。
【０１０８】
操作手順演算部５００の動作開始後、初めにステップＳ１２１では、図５のステップＳ１１にて設定した操作変数を考慮して、制御ロジックデータベースＤＢ４に保存されている制御ロジック情報を抽出し読み込む。
【０１０９】
制御ロジック情報とは、プラントからの計測情報等を入力として、制御装置２００がプラントを制御するために必要な制御信号１３を生成するためのロジック回路及びその設定パラメータ情報で構成され、図４に示したように、複数の演算素子を有向枝で接続した態様を取る。
【０１１０】
ここで制御信号１３を生成するためのロジック回路とは、例えば図４回路であり、その設定パラメータとはロジック回路を形成する演算素子やその各種定数などである。例えば操作変数や、計測信号、さらには演算素子が比例積分回路であれば比例定数、積分ゲイン、積分時定数といったもの、あるいは関数発生器の場合であればゲイン、あるいは入力（出力）信号の使用範囲などもこれに含まれる。
【０１１１】
図４については説明済みであるので詳細説明を行わないが、この事例に示したように、プラントの制御では、操作端の操作信号に相当する制御指令（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ）の演算に、それらの目標信号である複数の操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）が関係する。かつ、その組合せは操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）の数が増えるに従って大きくなる。また、ロジック遷移の下流側に存在する操作変数ほど、上流側の他の操作変数の変更によって受ける影響が大きくなる。このため、全ての操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）を一度に変更する場合はこの相互作用によって所望の操作条件へ制御できない可能性がある。
【０１１２】
本発明では、操作変数に着目してこれらの関係を整理する。具体的には、次に、制御信号相関行列を抽出するステップＳ１２２において、読み込んだ図４の制御ロジックに対して、操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）間の相互関係を図７に示した行列の形で表現する。図７では、図４の例で示した操作変数Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅがロジック回路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４においてどのような相互関係にあるかを規定している。
【０１１３】
例えば、操作変数Ｂに着目してみる。操作変数Ｂは、ロジック回路Ｌ２内の乗算回路ｍの一方の入力であるが、乗算回路ｍの他方の入力である制御指令ｂは、ロジック回路Ｌ１において操作変数Ａにより決定されるものである。
【０１１４】
このことから、乗算回路ｍの出力に着目すると、操作変数Ｂの操作は、操作変数Ａの操作の結果から影響を受ける。また同様に、乗算回路ｍの出力に着目すると、操作変数Ａの操作は、操作変数Ｂの操作の結果から影響を受ける。このことから、操作変数Ｂの操作と操作変数Ａの操作は、互いに相互作用関係にあるということが言える。以下このことを下流側の操作変数に着目して、「操作変数Ｂの操作は、操作変数Ａの操作の結果から影響を受ける相互作用関係にある」と言うことにする。
【０１１５】
このように、操作変数間の相互作用関係が存在するときに、次にこの相互作用関係を定量的に把握することを検討する。ここでは、操作変数間の時間遅れに着目した定量的把握を行う。具体的には、例えば操作変数Ａの操作からロジック回路Ｌ１において制御指令ｂが導かれ、その後ロジック回路Ｌ２において制御指令ｂと操作変数Ｂとの乗算演算に至るまでには、それまでの処理で経過した遅れ時間が存在する。
【０１１６】
以上の処理は、制御ロジックデータベースに記憶された複数のロジック演算に使用する複数の操作変数のうち、互いに関連する操作変数について、第１の操作変数のロジック演算結果と第２の操作変数が加味されるまでの間のロジック演算における遅れ時間を操作変数毎に求めたものである。
【０１１７】
このときの遅れ時間は、ロジック回路Ｌ１の比例積分回路ＰＩにより生じた遅れが支配的である。以上から、操作変数Ｂの操作変数Ａに対する相互作用関係を遅れ時間を考慮して定量化し、行列に表記すると、図７に示すように、Ｂ行Ａ列に６００が記載される。ここで、記載数値は、ロジック回路Ｌ１の比例積分回路ＰＩの遅れ時間（積分時定数）に該当する。
【０１１８】
同様の相互作用関係を下流の操作変数Ｃと、上流の操作変数Ａに対して確認してみる。操作変数Ｃは、ロジック回路Ｌ４内の加算回路ａｄ５に一方の入力として入力される。加算回路ａｄ５の他方の入力の１つである制御指令ａは、ロジック回路Ｌ１において操作変数Ａにより決定される。このことから、加算回路ａｄ５の出力に着目すると、操作変数Ｃの操作は、操作変数Ａの操作の結果から影響を受ける相互作用関係にあると言える。
【０１１９】
また、操作変数Ａの操作からロジック回路Ｌ１において制御指令ａが導かれ、その後ロジック回路Ｌ４において制御指令ａと操作変数Ｃとの加算演算に至るまでには、それまでの処理で経過した遅れ時間が存在する。このときの遅れ時間は、ロジック回路Ｌ１の比例積分回路ＰＩにより生じた遅れが支配的である。以上から、操作変数Ｃの操作変数Ａに対する相互作用関係を遅れ時間を考慮して定量化し、行列に表記すると、図７に示すように、Ｃ行Ａ列に６００が記載される。
【０１２０】
同様の相互作用関係を上流の操作変数Ｂと直近の下流の操作変数Ｅに対して確認してみる。操作変数Ｅはロジック回路Ｌ２において加算回路ａｄ２に一方の入力として入力されるが、加算回路ａｄ２の他方の入力は、ロジック回路Ｌ２において操作変数Ｂにより決定されるものである。このことから、操作変数Ｅの操作は、操作変数Ｂの操作の結果から影響を受ける相互作用関係にある。この場合に、操作変数Ｂの操作からロジック回路Ｌ２において操作変数Ｅとの加算演算に至るまでには、関数発生器ＦＧが存在するのみで、殆ど遅れ時間が存在しない。以上から、操作変数Ｅの操作変数Ｂに対する相互作用関係を遅れ時間を考慮して行列に表記すると、図７に示すように、Ｅ行Ｂ列に０が記載される。
【０１２１】
同様の相互作用関係を下流の操作変数Ｃと直近の上流の操作変数Ｄに対して確認してみる。操作変数Ｃはロジック回路Ｌ４において加算回路ａｄ５に一方の入力として入力されるが、加算回路ａｄ５の他方の入力の１つは、ロジック回路Ｌ３において操作変数Ｄにより決定されるものである。このことから、操作変数Ｃの操作は、操作変数Ｄの操作の結果から影響を受ける相互作用関係にある。この場合に、ロジック回路Ｌ３での操作変数Ｄの操作からロジック回路Ｌ４において操作変数Ｃとの加算演算に至るまでには、関数発生器ＦＧと積分回路Ｉが存在し、積分回路Ｉによる遅れ時間３００が存在する。以上から、操作変数Ｃの操作変数Ｄに対する相互作用関係を遅れ時間を考慮して行列に表記すると、図７に示すように、Ｃ行Ｄ列に３００が記載される。
【０１２２】
以上と同様の手続きに従い、上流の操作変数と下流の操作変数について確認すると、残された組み合わせは、操作変数Ｄと操作変数Ｅの関係のみである。かつ操作変数Ｅはロジック回路Ｌ２と、ロジック回路Ｌ３において使用されているので操作変数Ｄと操作変数Ｅの関係では相互に上流下流の関係となる。操作変数Ｅが下流に位置するロジック回路Ｌ３の関係では遅れ時間は殆どなく、逆に操作変数Ｅが上流に位置するロジック回路Ｌ２からロジック回路Ｌ３に至る関係では多少の遅れ時間１０が生じる。
【０１２３】
直近の上流下流の関係にある操作変数の全てに対して、ロジック回路Ｌ１、Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４から操作変数間の相互関係を抽出した結果、最終的に図７に示した相関行列が抽出される。なお、図７のマトリクスは、直近の上流下流の関係にある操作変数の間を表記しているので、それ以外の部分には該当する情報が存在しない。
【０１２４】
次に、グラフ演算による評価を実行するステップＳ１２３では、ステップＳ１２２で作成した図７の制御信号相関行列を基に、操作変数間の相互関係を示す有向グラフを生成し、その演算評価を実行する。
【０１２５】
図８は、図７の相関行列を基に生成した有向グラフを図示しており、各操作変数を表すノードＮ間を有向枝３０で接続した構造を取る。有向枝３０の接続は相関行列において相関が規定されている操作変数間に存在する。
【０１２６】
例えば図７の例で操作変数Ａと操作変数Ｂ間において、下流の操作変数Ｂは上流の操作変数Ａに対して遅れ時間６００とする相関がある。このことを図８で表現すると、操作変数Ａを意味するノードＮＡから、操作変数Ｂを示すノードＮＢに対して有向枝３０ＡＢが接続される。また、有向枝３０ＡＢ上には遅れ時間情報として６００が記載される。
【０１２７】
また図７の例で操作変数Ｂと操作変数Ｅ間において、下流の操作変数Ｅは上流の操作変数Ｂに対して遅れ時間０とする相関がある。このことを図８で表現すると、操作変数Ｂを意味するノードＮＢから、操作変数Ｅを示すノードＮＥに対して有向枝３０ＢＥが接続される。また、有向枝３０ＢＥ上には遅れ時間情報として０が記載される。
【０１２８】
また図７の例で操作変数Ａと操作変数Ｃ間において、下流の操作変数Ｃは上流の操作変数Ａに対して遅れ時間６００とする相関がある。このことを図８で表現すると、操作変数Ａを意味するノードＮＡから、操作変数Ｃを示すノードＮＣに対して有向枝３０ＡＣが接続される。また、有向枝３０ＡＣ上には遅れ時間情報として６００が記載される。
【０１２９】
さらに図７の例で操作変数Ｃと操作変数Ｄ間において、下流の操作変数Ｃは上流の操作変数Ｄに対して遅れ時間３００とする相関がある。このことを図８で表現すると、操作変数Ｄを意味するノードＮＤから、操作変数Ｃを示すノードＮＣに対して有向枝３０ＤＣが接続される。また、有向枝３０ＤＣ上には遅れ時間情報として３００が記載される。
【０１３０】
なお、図７の例で操作変数Ｅと操作変数Ｄ間には、相互に上流、下流となる相関があった。このことを図８で表現すると、操作変数Ｄを意味するノードＮＤから、操作変数Ｅを示すノードＮＥに対して有向枝３０ＤＥが接続され、有向枝３０ＤＥ上には遅れ時間情報として０が記載される。さらにこの場合には、ノードＮＥから、ノードＮＤに対して有向枝３０ＥＤが接続され、有向枝３０ＥＤ上には遅れ時間情報として１０が記載される。
【０１３１】
以上の手続きにより生成された図８の有向グラフに対して、各操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）の評価値を計算するが、この詳細な手順は図９のフローチャートを用いて後述する。
【０１３２】
次に、操作手順を決定するステップＳ１２４では、ステップＳ１２３にて計算した各操作変数の評価値を基に、各評価値が小さいものから順番に操作手順を決定する。
【０１３３】
最後に、ステップＳ１２５では、決定した操作手順情報を操作手順情報データベースＤＢ３へ保存し、操作手順演算部５００の動作を終了するステップへ進む。
【０１３４】
次に、操作手順演算部５００の動作における、図８の有向グラフを評価することについての詳細な動作について、図９のフローチャートを用いて説明する。図９は、図６のフローチャートにおける有向グラフ演算による評価を実行するステップＳ１２３に相当する。
【０１３５】
図９に示したフローチャートは、ステップＳ１２３１、Ｓ１２３２、Ｓ１２３３、Ｓ１２３４、Ｓ１２３５、Ｓ１２３６及びＳ１２３７を組み合わせて実行する。
【０１３６】
有向グラフ演算のアルゴリズム開始後、実行開始ノード（図８のノードＮＡ，ＮＢ，ＮＣ，ＮＤ，ＮＲ）を指定するステップＳ１２３１では、グラフ演算を開始する起点となるノードを任意に指定する。ここでは最初にノードＮＡを選択したものとする。
【０１３７】
次に、ノード遷移変数を初期化するステップＳ１２３２では、現在の演算処理対象にあるノード番号を表すノード遷移変数を、開始ノードＮＡに初期化する。また、各操作変数（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）の評価値を０に初期化する。
【０１３８】
次の、遷移先ノードの有無を判定するステップＳ１２３３は分岐である。現在の処理対象となるノードから、遷移したことがないノードへの接続が存在しない場合はステップＳ１２３４に進み、そうでない場合はステップＳ１２３６へ進む。
【０１３９】
次の、接続元ノードの有無を判定するステップＳ１２３４は分岐である。現在の処理対象ノードに対して、接続元となるノードが存在する場合はステップＳ１２３５へ進み、そうでない場合は、有向グラフ演算のアルゴリズムを終了させるステップへ進む。
【０１４０】
次の、ステップＳ１２３５では、現在のノードに接続しているノードのうち、任意のノードに遷移を戻し、前記ステップＳ１２３３へ処理を戻す。
【０１４１】
一方、ノード遷移を実行するステップＳ１２３６では、現在の処理対象ノードから接続しており、かつ過去に遷移していないノードのうち、任意のノードへ遷移する。
【０１４２】
次の、各操作変数の評価値を計算するステップＳ１２３７では、遷移した有向枝に記載されている遅れ時間情報を読み取り、遷移元のノードにおける評価値の暫定値に可算したものを遷移先のノードにおける評価値の暫定値として求める。
【０１４３】
図８の例を図９の処理フローに適用して評価したときの、図９各部の処理の流れとこのときに生成される情報について図１０に示す。図１０は、処理巡の回数を示す番号、そのときの処理ステップの判断ルート、処理ステップＳ１２３６で判断された遷移先ノード、処理ステップＳ１２３７で判断されたノードとこれに付与された評価値、この巡での基準のノードを記載している。なお、処理ステップの判断ルートには記載の都合上ステップの末尾数字のみ記載している。従って、「３」とあるのはステップＳ１２３３を意味している。また、処理ステップＳ１２３６で判断された遷移先ノードは別の意味では、次巡に判断すべき新ノードを意味している。
【０１４４】
最初の１巡目は、現在のノードがＮＡであるとする。この場合、ステップＳ１２３３では、現在の処理対象となるノードから、遷移したことがないノードへの接続が存在するか否かを判断するが、この場合には有る（存在する）ので、処理ステップＳ１２３６に移る。ここでは、ノードＮＢとＮＣが対象となるが、まずノードＮＢを選択し、ステップＳ１２３６に接続先ノードとしてＮＢを記憶する。次に処理ステップＳ１２３７に移り、このときの評価値としてＮＢ＝６００を記憶する。このＮＢ＝６００は、基準ノードをＮＡとするときの、ノードＮＢまでの評価値であることを意味している。
【０１４５】
２巡目では、現在のノードは、接続先のＮＢとされ、基準ノードはＮＡとされる。この場合、ステップＳ１２３３では、現在の処理対象ノードから、遷移したことがないノードへの接続が存在するので、処理ステップＳ１２３６に移る。ここでは、ノードＮＥを選択し、ステップＳ１２３６に接続先ノードとしてＮＥを記憶する。次に処理ステップＳ１２３７に移り、このときの評価値としてＮＥ＝６００を記憶する。この場合に、ノードＮＥの評価値としては、ノードＮＡからの合計の評価値として１巡目の６００に２巡目の０が加算されて６００が記憶される。
【０１４６】
３巡目では、現在のノードは、接続先のＮＥとされる。この場合、ステップＳ１２３３では、現在の処理対象ノードから、遷移したことがないノードへの接続が存在するので、処理ステップＳ１２３６に移る。ここでは、ノードＮＤを選択し、ステップＳ１２３６に接続先ノードとしてＮＤを記憶する。次に処理ステップＳ１２３７に移り、このときの評価値としてＮＤ＝６１０を記憶する。この場合に、ノードＮＤの評価値としては、ノードＮＡからの合計の評価値として２巡目の６００に３巡目の１０が加算されて６１０が記憶される。
【０１４７】
５巡目では、現在のノードは、接続先のＮＣとされる。この場合、ステップＳ１２３３では、現在の処理対象ノードＮＣから、遷移したことがないノードへの接続が存在しないので、処理ステップＳ１２３４に移る。ここでは、現在の処理対象ノードＮＣに対して、接続元となるノードが存在する場合はステップＳ１２３５へ進む。この場合、接続元ノードはＮＡなのでステップＳ１２３５へ進む。ここでは、現在のノードＮＣに接続しているノードのうち、任意のノードに遷移を戻し、前記ステップＳ１２３３へ処理を戻すので、現在のノードＮＣに対して接続元ノードＮＡに遷移を戻す。なお、図１０において、５巡目のステップＳ１２３６に欄には、次巡に判断すべき新ノードの意味で接続元ノードＮＡを記述している（ステップＳ１２３６の判断でＮＡが決定された訳ではない）。なお、ステップＳ１２３７は通過しないので、評価値はカウントされない。
【０１４８】
６巡目では、現在のノードは、再度ＮＡとされる。この場合、ステップＳ１２３３では、現在の処理対象ノードから、遷移したことがないノードとしてＮＣが存在するので、処理ステップＳ１２３６に移り、接続先ノードとしてＮＣを記憶する。次に処理ステップＳ１２３７に移り、このときの評価値としてＮＣ＝６００を記憶する。
【０１４９】
７巡目では、現在のノードは、再度ＮＣとされる。この場合、ステップＳ１２３３では、現在の処理対象ノードから、遷移したことがないノードへの接続が存在しないので、処理ステップＳ１２３４に移る。Ｓ１２３４では、ＮＣに対して接続元も含めて未接続のノードが存在しないので、処理を終了する。
【０１５０】
なお、図９のフローではＮＡを基準ノードとして、これに関連する他の接続ノードを接続先と接続元の双方から追跡した結果として評価値を求めた。この判断ではノードＮＤ，ＮＥ間の関係を追跡できないが、例えば他のノードとしてＮＤを基準ノードにして再度探索を実行することで、同様に全ての選択肢での評価値を求めすることが可能である。
【０１５１】
以上のアルゴリズムを実行することにより、最終的に各ノードにおいて操作変数の評価値が計算される。図１０の例を見ると各操作変数の評価値は最終的に、ＮＡ：０、ＮＢ：６００、ＮＣ：９１０、ＮＤ：６１０、Ｅ：６００となり、これを昇順に並び換えたＡ、Ｂ、Ｅ，Ｄ，Ｃが、操作変数間の相互作用の影響を最小限に抑制した操作手順となる。
【０１５２】
以上の一連の説明から明らかなように、制御装置２００の操作手順演算部５００では、操作変数の操作手順を、制御ロジックから抽出した時間的相互作用関係を基に自動的に計算する。その結果、多変量制御において問題となる操作変数間の相互干渉の影響を最小限に抑えた制御が実行され、より望ましい制御効果を得ることが可能となる。
【０１５３】
このようにして操作手順演算部５００で求めた操作変数の操作手順を、制御信号生成部４００に適用した場合の動作について簡単に説明する。例えば、図４のロジック回路において、最上流の操作変数Ａの値を変更した場合には、評価値６００で定まる時間遅れ後に操作変数Ｂと操作変数Ｅの変更を実行する。さらに、評価値６１０で定まる時間遅れ後に操作変数Ｄの変更を実行する。操作変数Ｃは、評価値６００と、９１０で定まる時間遅れ後に変更を実行する。操作手順演算部５００では、この順番とタイミングのみを決定している。補正値を具体的に如何なる大きさのものにするのかは、補正信号演算部３００が決定する。
【０１５４】
次に、プラントの制御装置において、制御装置２００とデータを送受信する保守ツール９１０について説明する。特に、外部出力インターフェイス９１３から送信された保守ツール出力信号９４を表示する画像表示装置９２０にて表示される画面について、図１１、図１２、図１３及び図１４を用いて説明する。これらの図は、画像表示装置９２０に表示される画面の一具体例である。運転員は、これらの表示画面を用いて各種の設定と作業を実行する。
【０１５５】
図１１は、操作変数設定画面である。これは、プラントの制御装置の動作手順を示す図５のフローチャートにおける、操作変数を設定するステップＳ１１で使用する画面８０の仕様の一例である。
【０１５６】
この操作変数設定画面８０には大きく２つの表示がされる。その１つはプラントの制御装置において、操作手順演算部５００で使用する制御ロジックの選択画面である。制御ロジック選択画面は、図４のロジック回路の形式で表示したロジック図表示画面６００と、このロジック回路をロジック番号で指定して選択するリスト表示画面６０１で構成される。ここでは、ロジック番号を指定することでロジック回路を表示し、変更を希望する操作変数が含まれるロジック回路であることを確認する。
【０１５７】
操作変数設定画面の２つ目は、当該ロジック回路に含まれる操作変数の中から、変更を希望する操作変数を抽出する操作変数設定、抽出用画面である。操作変数リスト６０２には、当該ロジック回路に含まれる全ての操作変数が表示され、選択操作変数リスト６０３には、選択した一部の操作変数を表示している。ボタン６０４，６０５はこれら画面からの操作変数選択に使用する。選択結果は終了ボタン６０６で決定される。
【０１５８】
この図１１に示した設定画面８０により、操作手順演算部５００で使用する制御ロジック図面、補正信号演算部３００及び操作手順演算部５００で使用する操作変数を設定することができる。
【０１５９】
画面を利用した具体的な処理について説明する。運転員は、図１１に示す画面が画像表示装置９２０に表示された状態で、外部入力装置９００のマウス９０２を操作して画面上の数値ボックスにフォーカスを移し、キーボード９０１を用いることで数値を入力できる。また、マウス９０２を操作して画面上のボタンをクリックすることで、ボタンを選択する（押す）ことができる。
【０１６０】
図１１の画面では、まず、制御ロジックデータベースＤＢ４に保存されている制御ロジックデータを、ロジック図表示画面６００に表示させる。制御ロジックデータベースＤＢ４に保存されるロジックデータ一覧は、リスト表示画面６０１に表示され、任意のロジック番号がマウス９０２を操作して選択されることで、ロジック図表示画面６００の表示を切り替えることができる。また、選択した制御ロジック番号に該当する制御ロジックデータにおいて、プラントの操作変数の対象となる操作変数が操作変数リスト６０２に表示される。
【０１６１】
次に、操作変数リスト６０２に表示された操作変数の中から、補正信号生成に使用する操作変数をマウス９０２の操作により選択し、ボタン６０４を選択することで選択操作変数リスト６０３に追加することができる。また、選択された操作変数を、同様にマウス９０２を操作して任意に選択し、ボタン６０５を選択することで選択操作変数リスト６０３より削除することもできる。
【０１６２】
この画面により、複数の制御ロジック回路の中の複数の操作変数のうち、相互に関連する操作変数のみを抽出することができる。ここで、相互に関連する操作変数とは、火力発電プラントの例で言えば負荷要求信号に対する燃料、給水、空気の目標信号のように、バランスして制御することが要求されるような関係にあるものをいう。
【０１６３】
以上の実行条件選定の修了後、ボタン６０６を選択すると、操作変数設定画面を終了し、図５におけるステップＳ１２の実行へ進む。
【０１６４】
図１２は、図１１の操作変数設定画面において選択した操作変数に対して、操作手順演算部５００においてその操作手順を決定した結果、ならびにその操作手順に基づきプラントの操作を実行している途中経過の表示の際に画像表示装置９２０に表示される演算結果表示画面である。
【０１６５】
運転員は、図１２の画面が画像表示装置９２０に表示された状態で、外部入力装置９００のマウス９０２を操作して画面上のボタンをクリックすることで、ボタンを選択する（押す）ことができる。
【０１６６】
図１２の画面では、操作手順演算部５００において計算した操作変数の操作手順が操作手順リスト６１０に表示される。また、各操作変数値の単位６１１ならびに現在の操作進捗ステータスのリスト６１２も並べてリスト６１０中に夫々表示される。尚、操作進捗ステータスリスト６１２において、シンボル「▼」は操作完了を、シンボル「▽」は未操作を夫々意味する。
【０１６７】
また、現在操作中の操作変数については、その操作内容を表示ダイアログ６１３に表示する。例えば、「ただ今の操作は、（操作変数ｘｘ）を、（値ｙｙ）から（値ｚｚ）へ変更中です」といった形での表示を行う。また、図１２の画面において、ボタン６１４、及び６１５を夫々選択することで、図１３の操作手順演算結果表示画面、ならびに図１４の操作特性表示画面を夫々起動、表示させることができる。
【０１６８】
図１２の画面表示により、本発明の操作手順演算部５００において計算した操作手順を確認可能になると共に、現在のプラント１００に対する操作の進捗状況を確認することができる。
【０１６９】
図１３は、操作手順演算部５００の操作手順計算において、アルゴリズムの演算結果を表示する手順演算結果表示画面であり、図２のボタン６１４を選択した際に画像表示装置９２０に表示される画面８０の一例である。
【０１７０】
図１３の手順演算結果表示画面では、操作手順演算部５００において計算した結果として、各操作変数６２１を評価値６２２の昇順に演算結果リスト６２０に表示する。また、操作手順演算時に使用した有向グラフが、グラフ表示画面６２３に表示される。ここで、マウス９０２を用いてカーソル６２２を、リスト６２０中に表示された任意の操作変数６２５に一致させることにより、選択した操作変数の評価値演算時に実行されたノード及び有向枝が太線で強調表示される。図の場合には、「３ Ｄ＊＊＊＊＊ ６１０」の表示が強調表示されている。これにより、プラントの操作員は操作手順演算部５００による操作手順の導出根拠を確認することができる。また、ボタン６２４を選択することにより、図１３の手順演算結果表示画面を終了させることができる。
【０１７１】
図１４は、計算した操作手順に従って補正信号演算部３００が補正信号を生成し制御する際の、プラント１００に対する制御特性を確認する際に、画像表示装置９２０に表示される制御特性表示画面である。
【０１７２】
図１４に示す制御特性表示画面が画像表示装置９２０に表示された状態で、外部入力装置９００のマウス９０２を操作して画面上の操作変数リスト６３０に表示された任意の操作変数を選択することで、カーソル６３６を移すことができる。尚、本リストには各操作変数６３１の他に、夫々に対する操作前後の操作条件値６３２及び６３３、ならびに本発明の制御装置１００によるプラント２００の被制御量の操作前後の値６３４及び６３５が表示される。
【０１７３】
図示の制御特性の例では、操作変数Ａ＊＊＊＊＊を操作前に１００であったものを９０にした場合、被制御量ａは１０００から１２００に変化する（変化した）こと、操作変数Ｂ＊＊＊＊＊を操作前に１００であったものを８５にした場合、被制御量ａは６０から３５に変化する（変化した）こと、また現在選択操作中の操作変数Ｄ＊＊＊＊＊について、これを操作前に１００であったものを７０にした場合、被制御量ａは３６０から５００に変化する（変化した）ことを表示している。
【０１７４】
また、カーソルが任意の操作変数（図示の例ではＤ＊＊＊＊＊）に選択された状態で、それに対応する操作特性グラフがグラフ表示部６３７に表示される。グラフ表示部６３７には、被制御量ａ（縦軸）に対する選択した操作変数Ｄ＊＊＊＊＊（横軸）の操作特性が１次元のグラフで表示され、同じグラフ上に操作前の操作変数値（グラフ中に■で表記）、操作後の実績値（同○表記）、一斉操作時の操作予測値（同●表記）がプロットされる。
【０１７５】
ここで、一斉操作時の操作予測値とは、本発明の操作手順演算部５００にて計算した操作手順を用いず、全ての操作変数を同時に操作した場合の、選択した操作変数の条件値とその時の被制御量の組を意味しており、これは補正信号演算部３００において計算される。
【０１７６】
以上のグラフからは、本発明の操作手順演算結果に従ってプラント１００を操作した場合の制御効果を確認できると共に、本発明の操作手順演算結果を用いない場合の制御効果との比較も可能であり、本発明の制御装置によるプラント１００に対する制御効果を画面上で確認することができる。
【０１７７】
なお、ボタン６３８を選択することにより、図１４に表示される画面を終了させることができる。
【０１７８】
以上で、プラントの制御装置における画像表示装置９２０に表示される画面についての説明を終了する。
【０１７９】
以上、本発明のプラントの制御装置２００を火力発電プラントに適用した場合を例にとり説明したが、このように本発明によれば、操作変数間の相互干渉が非常に強い場合においても、その相互作用の影響を最小にする操作手順を自動的に算出しそれに従って制御するため、より望ましい制御効果を得ることができる。また、操作手順決定作業の各段階において運転員が介入し、経過並びに結果を確認することができるので、信頼性の高いものとすることができる。
【０１８０】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【０１８１】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。
【０１８２】
各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル、測定情報、算出情報等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。よって、各処理、各構成は、処理部、処理ユニット、プログラムモジュールなどとして各機能を実現可能である。
【０１８３】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１８４】
本発明は、各種プラントの制御装置に適用可能である。
【符号の説明】
【０１８５】
１、２：計測信号 ３：計測データ １３：制御信号 １４：操作信号 １００：制御対象プラント １０１：ボイラ １０２：バーナ １０３：アフタエアポート １０４：エアーヒーター １０５：給水ポンプ １０６：熱交換器 １０８：タービン １０９：発電機 １１０：ミル １２０，１２１：ファン １３０〜１３４：配管 １４０〜１４２：配管 １５０：給水計測器 １５１：温度計測器 １５２：圧力計測器 １５３：発電出力計測器 １５４：濃度計測器 １６１〜１６３：エアダンパ ２００：制御装置 ３００：補正信号演算部 ４００：制御信号生成部 ５００：操作手順演算部 ９００：外部入力装置 ９１０：保守ツール ９２０：画像表示装置 Ｍ：演算装置Ｍ ＤＢ：データベース ＩＦ：インターフェイス部 ＤＢ１：計測信号データベース ＤＢ２：演算情報データベース ＤＢ３：操作手順情報データベース ＤＢ４：制御ロジックデータベース ＤＢ５：制御信号データベース ＩＦ／Ｉ：外部入力インターフェイス ＩＦ／Ｏ：外部出力インターフェイス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントから複数の計測信号を取り込み、計測信号をその操作変数に合致すべく複数のロジック演算を実行し、前記プラントに複数の制御信号を与えるプラントの制御装置において、
該制御装置は、前記複数のロジック演算に使用する操作変数を含む制御ロジックデータを保存する制御ロジックデータベースと、前記ロジック演算を実行しプラントに与える複数の制御信号を生成する制御信号生成部と、操作変数の操作手順を演算する操作手順演算部を備え、
前記操作手順演算部は、前記制御ロジックデータベースに記憶された複数のロジック演算に使用する複数の操作変数のうち、互いに関連する操作変数について、第１の操作変数のロジック演算結果と第２の操作変数が加味されるまでの間の前記ロジック演算における遅れ時間を操作変数毎に求めて、複数の操作変数の操作手順を決定し、
前記制御信号生成部は、前記複数の計測信号をその操作変数に合致すべく複数のロジック演算を実行して複数の制御信号を前記プラントに与えるとともに、複数のロジック演算で使用する操作変数の大きさを変更するとき、この操作変数に関連する他の操作変数の変更順序を前記操作手順演算部で求めた複数の操作変数の操作手順に従って実行する
ことを特徴するプラントの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラントの制御装置において、
前記制御ロジックデータベースに記憶された複数のロジック演算にはＰＩ制御を含み、パラメータとしてＰＩ制御の積分時定数を備えており、前記操作手順演算部はロジック演算における遅れ時間として、前記積分時定数を使用する
ことを特徴するプラントの制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプラントの制御装置において、
前記操作手順演算部では、操作変数に関連する制御ロジックを抽出し、該制御ロジックに対する操作変数間の遅れ時間・むだ時間といった時間因子から前記遅れ時間を決定する機能を備える
ことを特徴とするプラントの制御装置。
【請求項４】
プラントから複数の計測信号を取り込み、計測信号をその操作変数に合致すべく複数のロジック演算を実行し、前記プラントに複数の制御信号を与えるプラントの制御装置において、
該制御装置は、前記複数のロジック演算に使用する操作変数を含む制御ロジックデータを保存する制御ロジックデータベースと、前記ロジック演算を実行しプラントに与える複数の制御信号を生成する制御信号生成部と、操作変数の操作手順を演算する操作手順演算部を備え、
前記操作手順演算部は、互いに関連する操作変数について、第１の操作変数のロジック演算結果と第２の操作変数が加味されるまでの間の前記ロジック演算における遅れ時間を、操作変数間の相互関係を表す行列の形で把握し、操作変数間の相互関係を有向グラフに変換し、有向グラフから各操作変数の評価値を求め、評価値の大きさにしたがって複数の操作変数の操作手順を決定し、
前記制御信号生成部は、前記複数の計測信号をその操作変数に合致すべく複数のロジック演算を実行して複数の制御信号を前記プラントに与えるとともに、複数のロジック演算で使用する操作変数の大きさを変更するとき、この操作変数に関連する他の操作変数の変更順序を前記操作手順演算部で求めた複数の操作変数の操作手順に従って実行する
ことを特徴するプラントの制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載のプラントの制御装置において、
前記有向グラフから各操作変数の評価値を求めるために、操作変数毎に設けたノード間の有向枝の接続に従ってノード間の遷移処理を実行し、該有向枝に記載された遅れ時間情報をノード遷移に従って加算していくことで、各操作変数の評価値を計算する
ことを特徴とするプラントの制御装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のプラントの制御装置において、
前記操作手順演算部では、前記手続きにより求めた各操作変数の評価値の小さいものから順番に操作手順を割り当てる
ことを特徴とするプラントの制御装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のプラントの制御装置において、
前記制御装置は画像表示装置を含み、
画像表示装置には、前記制御ロジックデータベースに記憶された複数のロジック演算に使用する複数の操作変数のうち、互いに関連する操作変数を選択するための操作変数設定画面として、
複数のロジック演算回路とこの回路に含まれる操作変数とが表示され、かつ表示された操作変数から抽出された操作変数がリスト表示される
ことを特徴とするプラントの制御装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のプラントの制御装置において、
前記制御装置は画像表示装置を含み、
画像表示装置には、選択した操作変数に対して、操作手順演算部においてその操作手順を決定した結果、ならびにその操作手順に基づきプラントの操作を実行している途中経過が演算結果表示画面として表示される
ことを特徴とするプラントの制御装置。
【請求項９】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のプラントの制御装置において、
前記制御装置は画像表示装置を含み、
画像表示装置には、操作手順演算部において計算した結果として、各操作変数を評価値の昇順に演算結果リストに表示する手順演算結果表示画面が表示される
ことを特徴とするプラントの制御装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のプラントの制御装置において、
前記制御装置は画像表示装置を含み、
画像表示装置には、前記制御信号生成部によるプラント制御が実行されたときの、各操作変数の変更前後の値並びに非制御量の変更前後の値が制御特性表示画面として表示される
ことを特徴とするプラントの制御装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載のプラントの制御装置において、
プラントは火力発電プラントであり、
計測信号として、火力発電プラントから排出されるガスに含まれる窒素酸化物、一酸化炭素、及び硫化水素の夫々の濃度、並びにプラントの蒸気流量、蒸気温度、蒸気圧力のうち少なくとも１つを表す信号を含み、
制御信号として、空気ダンパの開度、空気流量、燃料流量、給水流量、タービンガバナ開度、排ガス再循環流量のうち少なくとも１つを決定する信号を含む
ことを特徴とするプラントの制御装置。
【請求項１】
プラントから複数の計測信号を取り込み、計測信号をその操作変数に合致すべく複数のロジック演算を実行し、前記プラントに複数の制御信号を与えるプラントの制御装置において、
該制御装置は、前記複数のロジック演算に使用する操作変数を含む制御ロジックデータを保存する制御ロジックデータベースと、前記ロジック演算を実行しプラントに与える複数の制御信号を生成する制御信号生成部と、操作変数の操作手順を演算する操作手順演算部を備え、
前記操作手順演算部は、前記制御ロジックデータベースに記憶された複数のロジック演算に使用する複数の操作変数のうち、互いに関連する操作変数について、第１の操作変数のロジック演算結果と第２の操作変数が加味されるまでの間の前記ロジック演算における遅れ時間を操作変数毎に求めて、複数の操作変数の操作手順を決定し、
前記制御信号生成部は、前記複数の計測信号をその操作変数に合致すべく複数のロジック演算を実行して複数の制御信号を前記プラントに与えるとともに、複数のロジック演算で使用する操作変数の大きさを変更するとき、この操作変数に関連する他の操作変数の変更順序を前記操作手順演算部で求めた複数の操作変数の操作手順に従って実行する
ことを特徴するプラントの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラントの制御装置において、
前記制御ロジックデータベースに記憶された複数のロジック演算にはＰＩ制御を含み、パラメータとしてＰＩ制御の積分時定数を備えており、前記操作手順演算部はロジック演算における遅れ時間として、前記積分時定数を使用する
ことを特徴するプラントの制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプラントの制御装置において、
前記操作手順演算部では、操作変数に関連する制御ロジックを抽出し、該制御ロジックに対する操作変数間の遅れ時間・むだ時間といった時間因子から前記遅れ時間を決定する機能を備える
ことを特徴とするプラントの制御装置。
【請求項４】
プラントから複数の計測信号を取り込み、計測信号をその操作変数に合致すべく複数のロジック演算を実行し、前記プラントに複数の制御信号を与えるプラントの制御装置において、
該制御装置は、前記複数のロジック演算に使用する操作変数を含む制御ロジックデータを保存する制御ロジックデータベースと、前記ロジック演算を実行しプラントに与える複数の制御信号を生成する制御信号生成部と、操作変数の操作手順を演算する操作手順演算部を備え、
前記操作手順演算部は、互いに関連する操作変数について、第１の操作変数のロジック演算結果と第２の操作変数が加味されるまでの間の前記ロジック演算における遅れ時間を、操作変数間の相互関係を表す行列の形で把握し、操作変数間の相互関係を有向グラフに変換し、有向グラフから各操作変数の評価値を求め、評価値の大きさにしたがって複数の操作変数の操作手順を決定し、
前記制御信号生成部は、前記複数の計測信号をその操作変数に合致すべく複数のロジック演算を実行して複数の制御信号を前記プラントに与えるとともに、複数のロジック演算で使用する操作変数の大きさを変更するとき、この操作変数に関連する他の操作変数の変更順序を前記操作手順演算部で求めた複数の操作変数の操作手順に従って実行する
ことを特徴するプラントの制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載のプラントの制御装置において、
前記有向グラフから各操作変数の評価値を求めるために、操作変数毎に設けたノード間の有向枝の接続に従ってノード間の遷移処理を実行し、該有向枝に記載された遅れ時間情報をノード遷移に従って加算していくことで、各操作変数の評価値を計算する
ことを特徴とするプラントの制御装置。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のプラントの制御装置において、
前記操作手順演算部では、前記手続きにより求めた各操作変数の評価値の小さいものから順番に操作手順を割り当てる
ことを特徴とするプラントの制御装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のプラントの制御装置において、
前記制御装置は画像表示装置を含み、
画像表示装置には、前記制御ロジックデータベースに記憶された複数のロジック演算に使用する複数の操作変数のうち、互いに関連する操作変数を選択するための操作変数設定画面として、
複数のロジック演算回路とこの回路に含まれる操作変数とが表示され、かつ表示された操作変数から抽出された操作変数がリスト表示される
ことを特徴とするプラントの制御装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のプラントの制御装置において、
前記制御装置は画像表示装置を含み、
画像表示装置には、選択した操作変数に対して、操作手順演算部においてその操作手順を決定した結果、ならびにその操作手順に基づきプラントの操作を実行している途中経過が演算結果表示画面として表示される
ことを特徴とするプラントの制御装置。
【請求項９】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のプラントの制御装置において、
前記制御装置は画像表示装置を含み、
画像表示装置には、操作手順演算部において計算した結果として、各操作変数を評価値の昇順に演算結果リストに表示する手順演算結果表示画面が表示される
ことを特徴とするプラントの制御装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のプラントの制御装置において、
前記制御装置は画像表示装置を含み、
画像表示装置には、前記制御信号生成部によるプラント制御が実行されたときの、各操作変数の変更前後の値並びに非制御量の変更前後の値が制御特性表示画面として表示される
ことを特徴とするプラントの制御装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載のプラントの制御装置において、
プラントは火力発電プラントであり、
計測信号として、火力発電プラントから排出されるガスに含まれる窒素酸化物、一酸化炭素、及び硫化水素の夫々の濃度、並びにプラントの蒸気流量、蒸気温度、蒸気圧力のうち少なくとも１つを表す信号を含み、
制御信号として、空気ダンパの開度、空気流量、燃料流量、給水流量、タービンガバナ開度、排ガス再循環流量のうち少なくとも１つを決定する信号を含む
ことを特徴とするプラントの制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−３７４３６（Ｐ２０１３−３７４３６Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７１０４９（Ｐ２０１１−１７１０４９）
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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