JP2002244725A - プロセス監視制御装置 - Google Patents

プロセス監視制御装置

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JP2002244725A
JP2002244725A JP2001038259A JP2001038259A JP2002244725A JP 2002244725 A JP2002244725 A JP 2002244725A JP 2001038259 A JP2001038259 A JP 2001038259A JP 2001038259 A JP2001038259 A JP 2001038259A JP 2002244725 A JP2002244725 A JP 2002244725A
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JP
Japan
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amount
control
predicted
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database
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Application number
JP2001038259A
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English (en)
Inventor
Mikio Watanabe
幹雄 渡邊
Kazuaki Sasaki
一彰 佐々木
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Hitachi Information and Control Systems Inc
Original Assignee
Hitachi Information and Control Systems Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は、分散配置されている複数のプ
ロセス設備から離散的に収集したプロセスデータを用い
たプロセス設備の制御精度と操作収束効率を良くできる
プロセス監視制御装置を提供することにある。 【解決手段】本発明は、分散配置されている複数のプロ
セス設備4A〜4Nから離散的に取込んだプロセス量に
よりデータ予測処理部9でプロセス設備4A〜4Nのプ
ロセス量を予測して予測プロセス量を求める。制御処理
部11は制御実行時刻と同一時刻の予測プロセス量と目
標値によってプロセス設備4A〜4Nの制御操作量を求
める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は都市ガス供給システ
ムのように分散配置された複数のプロセス設備を中央監
視所で遠隔監視制御するプロセス監視制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、都市ガス供給システムにおいて
は多数のプロセス設備が広範囲に分散配置され、中央監
視所で集中して遠隔監視制御するようにしている。多数
のプロセス設備は100台程度になる。多数のプロセス
設備を中央監視所で集中監視制御するには、多数のプロ
セス設備のプロセス量を中央監視所に収集する必要があ
る。
【0003】従来はテレメータ・テレコントロールを用
い、分散したプロセス設備のプロセスデータをテレメー
タ親局から子局に対して順々にポーリングすることによ
り収集している。従って、中央監視所の計算機システム
に管理される各プロセス設備のプロセスデータは、それ
ぞれのポーリング周期とポーリング内の呼出し順位(位
相)に依存した時間軸のデータであり、相互に同期の取
れていない離散的な状態値となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、中央監
視所のプロセス監視画面におけるデータ表示も、実際に
は同一時刻のデータが表示されているのではなく、それ
ぞれがポーリングにより収集された時刻の値を表示して
いることになり、最大でポーリング周期分の時間ずれを
持った値を監視していることになる。これは、プロセス
全体が安定した状態においては監視上の大きな問題はな
いが、災害時等の非定常状態においては同一監視画面上
のデータの時間軸が統一されていないことは監視上の大
きな不都合点になっている。
【0005】一方、プロセス制御においても、各プロセ
ス設備のみに限定したプロセス値を元に制御操作量を決
定するのではなく、プロセス全体あるいは、ある纏まっ
た単位プロセス設備(都市ガス供給システムにおける地
域別供給ブロック、供給導管系統別幹線系等)のプロセ
スデータを用いて制御操作量を決めることが制御精度の
向上、操作収束効率の向上に必要である。が、しかし、
従来技術では各プロセスデータの時間軸を合わせること
が困難であり、つまり、制御実行時におけるプロセス設
備のプロセス量が検出時と異なるために制御精度の向
上、操作収束効率の向上も限界になっているという問題
点を有している。
【0006】本発明の目的は、分散配置されている複数
のプロセス設備から離散的に収集したプロセスデータを
用いたプロセス設備の制御精度と操作収束効率を良くで
きるプロセス監視制御装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、分散配置されている複数のプロセス設備から離散
的に取込んだプロセス量によりプロセス設備のプロセス
量を予測して予測プロセス量を求め、制御実行時刻と同
一時刻の予測プロセス量と目標値によってプロセス設備
の制御操作量を求めるようにしたことにある。
【0008】換言すると、本発明は分散配置されている
複数のプロセス設備から離散的に収集したプロセスデー
タを同一の時間軸のデータとして評価して制御実行時の
任意時刻におけるプロセス設備のプロセス量として用い
るようにしたことにある。
【0009】本発明は制御実行時刻と同一時刻の予測プ
ロセス量と目標値によってプロセス設備の制御操作量を
求めるようにしているので、プロセス設備の制御精度と
操作収束効率を良くすることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1〜
3を用いて説明する。尚、各図において実線は処理の流
れを示し、破線はデータの流れを示している。
【0011】図1に本発明の一実施例を示す。
【0012】図1において、計算機1は、複数のプロセ
ス設備4A〜4Nを通信装置3A〜3Nを介して遠隔監
視制御を実行する。計算機1には、計算機1からのポーリ
ングに対する応答、あるいは自発的な通信によりプロセ
ス設備4A〜4Nから通信装置3A〜3Nを介して送信
されるプロセス量(プロセスデータ)が取込まれる。計
算機1に取込まれたプロセス量(プロセスデータ)は受
信処理部5で受信され、プロセスデータ蓄積データベー
ス(DB)6に格納される。
【0013】制御処理部11は操作指令装置としてのマ
ンマシン装置2から目標値(設定値)を含む操作指令
(制御実行要求)を入力すると制御用同期化DB10に
格納されている御述する予測プロセス量を入力し制御操
作量を演算する。制御処理部11が制御演算で求めた制
御操作量は送信処理部12から通信装置3A〜3Nを介し
てプロセス設備4A〜4Nに送信される。
【0014】回帰処理部7はプロセスデータ蓄積DB6
に格納されている時間的に離散的なプロセスデータを入
力し、制御処理時刻の時間軸に対応するプロセスデータ
を予測するために回帰式の係数を算出する。保存ファイ
ル6Aには回帰処理部7がプロセスデータ蓄積DB6より
抽出したプロセスデータがデータ単位及び時系列に一時
保存される。回帰処理部7が算出した共通の一定期間に
おけるプロセスデータ毎、つまりプロセス設備4A〜4N
毎の回帰式の係数は回帰係数管理DB8に格納される。
【0015】データ予測処理部9は回帰処理部7が回帰係
数管理DB8を更新した後に起動される。データ予測処
理部9は回帰係数管理DB8を参照し、共通の一定期間
において離散的かつ時間軸が統一されない状態で蓄積さ
れている各プロセスデータを、回帰式により現在時刻を
はさんだ共通の一定期間における連続したプロセスデー
タに変換する。
【0016】本明細書において連続したプロセスデータ
とは、制御処理周期に時間軸を合わせたプロセスデータ
ということを意味している。また、現在時刻より過去の
データは前回の予測プロセス値の修正値にあたり、現在
時刻より将来のプロセスデータは今回の予測プロセス値
となる。
【0017】データ予測処理部9で求めた予測プロセス
データは制御用同期化DB10に格納される。制御用同
期化DB10はデータ予測処理部9が演算で求めた共通
の一定期間における連続した予測プロセスデータ群を管
理する。制御用同期化DB10に格納された予測プロセ
スデータ群は、制御処理部11が制御実行時に参照す
る。
【0018】図2は回帰処理部7の動作フローチャート
である。
【0019】回帰処理部7はシステムスタート時に計算
機1の図示しないスケジューラに登録された定周期(例
えば、制御処理の基本処理周期)で起動される。回帰処
理部7はステップ71において現在時刻を取り込んだ後
にステップ72に移り制御対象となるプロセス設備4の
プロセスデータのデータ数分だけループする。ループの
中で対象のプロセスデータを、プロセスデータ一貫No
及びステップ71で取込んだ現在時刻より過去N時間分
(Nは各プロセスデータ間で共通の値とし、N時間前の
時刻を収集開始日付時刻とする)の期間を条件とし、プ
ロセスデータ蓄積DB6よりタイムスタンプ(プロセス
データの発生時刻)とペアで取込みする。
【0020】ステップ72からステップ73に移行して
プロセスデータ一貫No、該当期間内のプロセスデータ
数、及び該当期間内で抽出されたプロセスデータとタイ
ムスタンプのペアを1レコードの構成とし、保存ファイ
ル6Aに一時格納する。
【0021】次に、ステップ74で被制御プロセスデー
タ数分のループを終了すると、ステップ75に移行して
保存ファイル6Aを参照し、次式1に示す回帰直線式の
回帰直線係数aとbをプロセスデータ毎に算出する。な
お、本例では単純回帰の例を示している。
【0022】
【数1】 y=ax+b …(式1) a,b:回帰直線係数 回帰直線係数a,bについては、抽出したデータ毎にタイ
ムスタンプを参照し最旧から最新にプロットした上で、
以下の式2、3に示すように最小2乗法より決定する。
【0023】
【数2】
【数3】 N:はデータ数 i:1〜データ数N X:タイムスタンプを収集開始日付時刻からの相対分に
換算した値が格納されている配列 Y:Xに対応するプロセスデータが格納されている配列 ステップ75で算出した回帰直線係数a、bは、プロセ
スデータ一貫No、収集開始タイムスタンプ(収集開始
日付時刻)、回帰係数a、回帰係数bを1レコードの構成
としてステップ76で回帰係数管理DB8に保存する。
回帰処理部7は最後に、ステップ77においてデータ予
測処理部9を起動して処理を終了する。
【0024】図3はデータ予測処理部9の動作フローチ
ャートである。
【0025】データ予測処理部9は回帰処理部7より起動
される。データ予測処理部9はステップ91において現
在時刻を取り込んだ後に、ステップ92で各プロセスデ
ータを共通の期間内にプロットするためのプロット開始
時刻と終了時刻を決定する。プロット開始時刻は、回帰
係数管理DB8の各レコードに格納されている収集開始
タイムスタンプ(各レコードで共通の値)とする。ま
た、プロット終了時刻はステップ91で取得した現在時
刻+N分の値とする。
【0026】データ予測処理部9はステップ93に移り
制御対象となるプロセスデータのデータ数分ループし、
以下の処理を実行する。
【0027】まず、ステップ94において回帰係数管理
DB8より対象プロセス設備4のレコードをプロセス一
貫Noをキーとして1レコードずつ読み出す。読み出した
レコード内の回帰係数a、bを使用し、ステップ92で決
定したプロット期間のプロセスデータを一次回帰する。
一次回帰については、プロットするデータ数分(プロッ
ト開始時刻から終了時刻までを分換算した値)ループ
(ステップ95)し、ステップ96に移行してプロット
開始時刻からの相対時間幅(0分〜N分)を変数として
プロット終了時刻までの本遠隔監視・制御処理の基本処
理周期毎のデータを回帰する。
【0028】回帰処理したプロセスデータはステップ9
8において、該当時刻に応じてプロセスデータ別、かつ
時間別にレコード管理する制御用同期化DB10に格納
する。ステップ99で被制御プロセスデータ分だけのル
ープを終了し処理終了となる。
【0029】このように、過去一定時刻から現在時刻を
はさんだN分後までの共通の期間における連続したプロ
セスデータを制御用同期化DB10で管理することで、
制御処理部11は、制御実行時に制御用同期化DB10
を一貫プロセスNoと要求時刻をキーとして検索し、各プ
ロセス間で同期のとれたプロセスデータを取得できる。
尚、連続したデータとは、本遠隔監視制御処理の基本処
理周期に時間軸を合わせたデータという意味とする。
【0030】以上のようにして分散配置された複数のプ
ロセス設備を遠隔制御するのであるが、制御実行時刻と
同一時刻の予測プロセス量と目標値によってプロセス設
備の制御操作量を求めるようにしているので、プロセス
設備の制御精度と操作収束効率を良くすることができ
る。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、制御実行時刻と同一時
刻の予測プロセス量と目標値によってプロセス設備の制
御操作量を求めるようにしているので、プロセス設備の
制御精度と操作収束効率を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す構成図である。
【図2】回帰処理の動作フローチャートである。
【図3】データ予測処理の動作フローチャートである。
【符号の説明】
1 計算機 2 マンマシン装置(操作指令装置) 3A〜3N 通信装置 4A〜4N プロセス設備 5 受信処理部 6 プロセスデータ蓄積DB 6A 保存ファイル 7 回帰処理部 8 回帰係数管理DB 9 データ予測処理部 10 制御用同期化DB 11 制御処理部 12 送信処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H004 GA28 GA40 GB07 KA80 KC23 KC24 KC26 LA15 MA52 5H223 AA01 BB01 CC01 DD05 DD07 DD09 EE06 FF05 5K048 AA06 BA21 DA02 EB02 EB06 EB10 FC01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】分散配置されている複数のプロセス設備
    と、前記複数のプロセス設備毎に目標値を含む操作指令
    を与える操作指令手段と、前記複数のプロセス設備から
    離散的に取込んだプロセス量を格納するデータベース
    と、前記データベース格納されたプロセス量により前記
    プロセス設備のプロセス量を予測して予測プロセス量を
    求めるプロセス量予測手段と、前記操作指令を入力し制
    御動作実行時に前記プロセス量予測手段で予測された前
    記制御動作実行時刻と同一時刻の予測プロセス量と前記
    目標値によって当該プロセス設備の制御操作量を求める
    制御処理手段とを具備することを特徴とするプロセス監
    視制御装置。
  2. 【請求項2】分散配置されている複数のプロセス設備
    と、前記複数のプロセス設備毎に目標値を含む操作指令
    を与える操作指令手段と、前記複数のプロセス設備から
    離散的に取込んだプロセス量を格納するデータベース
    と、前記データベース格納されたプロセス量により前記
    プロセス設備のプロセス量を予測して予測プロセス量を
    求めるプロセス量予測手段と、前記操作指令を入力する
    と制御演算処理を行い、前記プロセス量予測手段で予測
    された前記制御演算処理時刻と同一時刻の予測プロセス
    量と前記目標値によって当該プロセス設備の制御操作量
    を求める制御処理手段とを具備することを特徴とするプ
    ロセス監視制御装置。
  3. 【請求項3】分散配置されている複数のプロセス設備
    と、前記複数のプロセス設備毎に目標値を含む操作指令
    を与える操作指令手段と、前記複数のプロセス設備から
    離散的に取込んだプロセス量を格納する第1のデータベ
    ースと、前記第1のデータベース格納されたプロセス量
    を用いて前記プロセス設備毎のプロセス量を予測して連
    続量の予測プロセス量を求めるプロセス量予測手段と、
    前記プロセス量予測手段で予測された予測プロセス量に
    時刻データを付加して格納する第2のデータベースと、
    前記操作指令を入力すると制御演算処理を行い、前記第
    2のデータベースに格納されている該当するプロセス設
    備の前記制御演算処理時刻と同じ時刻の予測プロセス量
    と前記目標値とによって当該プロセス設備の制御操作量
    を求め遠隔制御する制御処理手段とを具備することを特
    徴とするプロセス監視制御装置。
  4. 【請求項4】分散配置されている複数のプロセス設備
    と、前記複数のプロセス設備毎に目標値を含む制御実行
    要求を与えると共に前記複数のプロセス設備のプロセス
    量を監視するマンマシン装置と、前記複数のプロセス設
    備から離散的に取込んだプロセス量を格納する第1のデ
    ータベースと、前記第1のデータベース格納されたプロ
    セス量を用いて前記プロセス設備毎のプロセス量を予測
    して連続量の予測プロセス量を求めるプロセス量予測手
    段と、前記プロセス量予測手段で予測された予測プロセ
    ス量に時刻データを付加して格納する第2のデータベー
    スと、前記制御実行要求を入力すると前記第2のデータ
    ベースに格納されている該当するプロセス設備の前記制
    御実行要求入力時刻と同じ時刻の予測プロセス量と前記
    目標値とによって当該プロセス設備の制御操作量を求め
    遠隔制御する制御処理手段とを具備することを特徴とす
    るプロセス監視制御装置。
  5. 【請求項5】広範囲に分散配置された複数のプロセス設
    備を中央計算機により遠隔監視制御を行うものであっ
    て、前記複数のプロセス設備毎に目標値を含む操作指令
    を与える操作指令手段と、前記複数のプロセス設備から
    非同期に収集したプロセス量を格納する第1のデータベ
    ースと、前記第1のデータベース格納されたプロセス量
    を用いて前記複数のプロセス設備毎のプロセス量を回帰
    処理を含んで予測して予測プロセス量を求めるプロセス
    量予測手段と、前記プロセス量予測手段で予測された予
    測プロセス量に時刻データを付加して格納する第2のデ
    ータベースと、前記操作指令を入力すると前記第2のデ
    ータベースに格納されている該当するプロセス設備の前
    記操作指令入力時刻と同じ時刻の前記プロセス量予測手
    段で求めた予測プロセス量と前記目標値とによって当該
    プロセス設備の制御操作量を求め遠隔制御する制御処理
    手段とを具備することを特徴とするプロセス監視制御装
    置。
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