プラントの制御システムとは、プラントの安全性や効率性を向上させるために、欠かせないシステムです。
本記事では、プラント建設や設備投資のデジタル化に向けて具体的な対策や解決案をご紹介します。
プラントの制御システムとは
主にプラントの制御システムには、PLC(Programmable Logic Controller)とDCS(Distributed Control System)の2種類があります。
PLC
PLCは、可変論理制御装置とも呼ばれます。
主に小規模なプラントで使用されることが多いシステムです。
PLCは、比較的安価で導入しやすいというメリットがあります。
また、小規模なプラントでは制御する機器や設備の数も少なく、PLCの処理能力でも十分に対応できます。
DCS
DCSは、分散制御システムとも呼ばれおり、大規模なプラントで使用されることが多いシステムです。
DCSは、PLCに比べて高価で複雑なシステムですが、DCSは、PLCに比べて高い性能と信頼性を備えているとされています。
また、大規模なプラントでは制御する機器や設備の数が多く、DCSの処理能力が求められます。
プラント制御システムの制御方法
プラントの制御方法には、大きく分けて以下の種類があるとされています。
フィードバック制御
フィードバック制御とは、プラントの出力を基準として制御装置がアクチュエーターへ指示を出す制御方法です。
プラントの出力と目標値の差をフィードバックとして制御装置が学習し、目標値に近づくようにアクチュエーターへ指示を出します。
フィードバック制御はプラントの状態を常に監視し、目標値に近づくというメリットがあります。
しかし、フィードバック制御ではプラントの出力と目標値の差が大きいと、制御装置の応答が遅くなるというデメリットがあります。
フィードフォワード制御
フィードフォワード制御とは、プラントの出力だけでなくプラントの入力や状態を予測し、制御装置がアクチュエーターへ指示を出す制御方法です。
プラントの出力と目標値の差だけでなく、プラントの入力や状態の変化を予測し、目標値に近づくようにアクチュエーターへ指示を出します。
フィードフォワード制御は、フィードバック制御に比べ制御の精度が高く、応答が速いというメリットがあります。
しかし、プラントの入力や状態を正確に予測する必要があるというデメリットがあります。
プラントにおけるAI導入の効果
プラントにおけるAI導入の効果は、大きく分けて以下の点が挙げられます。
安全性の向上
AIは、プラントの状態をリアルタイムに監視し、異常を検知することができます。
異常を早期に検知することで、設備の故障や事故を未然に防ぐことが可能になります。
生産性の向上
AIは、プラントの稼働状況を分析し、最適な運転条件を導き出し、生産性を向上できます。
コスト削減
AIは、プラントの故障予兆を検知することで予防保全を効率化することができ、保守コストを削減につながります。
具体的な事例
具体的な事例としては、以下のようなものが挙げられます。
- 運転状況と異常度合いの関係がリアルタイムで分かるため、若手がどのような運転をすればいいのか理解するための教材になる
- 切り替え運転操作に対して、AIによる評価の提示が可能
- 配管全体の肉厚をリアルタイムで把握できる
- 日常的に発生した運転員のミスを検出できる
- AI運転中にアラートが鳴った際に、原因が人的エラーであることが分かる
出典：石油コンビナート等災害防止3省連絡会議「プラントにおける先進的AI事例集」
AIの導入による今後も効率化が進む
プラントの制御システムは、プラントの機器や設備を自動的に制御するためのシステムです。
PLCとDCSの2つの主な種類があり、PLCは小規模なプラントでDCSは大規模なプラントで使用されます。
今後はAIが導入されることで、より効率化が進むと予想されています。
