プラントワイド制御システムのモデリングとシミュレーション

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650830
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Nara Institute of Science and Technology
• Principal Investigator: 西谷 紘一 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 教授 (10029572)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北島 禎二 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助手 (80273845) ; 黒岡 武俊 奈良先端科学技術大学院大学, 情報科学研究科, 助手 (90273846)
• Keywords: プラントワイド制御 / プロセスモデリング / 離散事象モデル / 混合系シミュレーション

Research Abstract

プラントワイド制御システムは連続制御システムおよびシーケンス制御システムから構成されている。さらに通常はプラントオペレータがこの制御システムを使って監視操作を行っている。このような性格の異なる制御要素を含む運転制御システムを設計する際にはダイナミックシミュレーションによる特性評価が必要になる。このため本研究では、連続プロセス、離散事象、シーケンス制御を含むプラント全体のシミュレーションを実行するための系統的な方法を開発した。本手法の特徴は、連続系をブロック化した上で、これらのブロックを離散系の事象から自由に稼働・停止できるようにしたことである。また離散系と連続系やシーケンス制御系との結合のためには従来の離散系シミュレーションで使われてきたスケジュール表を拡張した結合表を新たに導入した。シーケンス制御系については実際に使われているシーケンス制御システムの記述方法になじむように、ポインタを用いて制御プログラムのステップを進ませるようにした。これらのモデリングの基本的な考え方をまとめたあと、混合系のための汎用シミュレーションプログラムを開発した。本プログラムでは各要素について基本的なモデルを用意している。プログラムの有効性を検証するため、オペレータが介在するバッチ反応器と連続プロセスが結合した化学プラントの運転制御シミュレーションに適用した。このシミュレーションは制御系設計の評価に役立つばかりでなく、モデル予測制御の考え方を応用したプラント運転支援システムの一部としても利用できることがわかった。今後移動槽をもちいるパイプレスバッチプラントの運転シミュレーション等を行い本プログラムの有用性をさらに調べる予定である。

Research Products

• [Publications] 北島禎二: "プラント運転を行うオペレータモデルの開発" 日本プラント・ヒューマンファクタ学会誌. 2・2. 106-115 (1997)
• [Publications] Takeaki Akatsuka: "Modeling and Simulation of Combined Continuous and Discrete Systems" Jr.of Chemical Engineering of Japan. 30.2. 285-292 (1997)
• [Publications] Takeaki Akatsuka: "Modeling and Simulation of Combined Continuous and Discrete Systems -Case Study of Spinning Process" Jr.of Chemical Engineering of Japan. 30.5. 867-874 (1997)
• [Publications] 赤塚武昭: "離散・連続混合系のシミュレーション" 計測自動制御学会論文集. 34.3(印刷中). (1998)