JP2002358115A - Method and device for controlling and diagnosing process of plant - Google Patents

Method and device for controlling and diagnosing process of plant

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JP2002358115A
JP2002358115A JP2001164063A JP2001164063A JP2002358115A JP 2002358115 A JP2002358115 A JP 2002358115A JP 2001164063 A JP2001164063 A JP 2001164063A JP 2001164063 A JP2001164063 A JP 2001164063A JP 2002358115 A JP2002358115 A JP 2002358115A
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JP
Japan
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plant
value
input
process value
control
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Namikawa
洋 南川
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Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a process controlling and diagnosing method capable of controlling equipment to be operated according to process change amounts, and detecting the abnormality of a fluctuating process regardless of a large amount of data. SOLUTION: The process value of a plant 9 is inputted through an input and output device 7, and a discontinuous operation command signal based on the process value is outputted by an interlock control part 6 of a controller 2 for control so that the plant control can be executed. At the time of outputting the operation command signal, the controller 2 for control calculates a simulated process value by a process simulating part 4 based on a normal process value stored in a data storage part 32 of a normal process value outputting part 3, and compares the simulated process value with the actual process input value, and judges whether or not the process value in the plant is normal from the deviation of those process values. Thus, it is possible to execute the more precise diagnosis of the abnormality or deterioration of the process in a small- scaled device constitution.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、地域冷熱
供給プラントなど、比較的規模の小さなプラント設備に
おけるプラント制御に係わり、プラントの制御と共に、
当該制御プロセスにおける変化量を基にして、その操作
対象である機器の異常、劣化、あるいは、その効率低下
を診断することの可能なプラントのプロセス制御・診断
方法及びそのための装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to plant control in relatively small-scale plant equipment such as a district cooling and heat supply plant.
The present invention relates to a process control / diagnosis method for a plant capable of diagnosing abnormality or deterioration of a device to be operated, or a reduction in efficiency thereof, based on a change amount in the control process, and a device therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、省エネルギー設備や地域冷熱供給
プラントなど、比較的規模の小さなプラントにおいて
は、その設備の高効率化や昼夜間の電力料金格差など、
極めて僅かなコスト差を活用して利益を生み、かつ、採
算を取る手法が用いられている。従って、プラント設備
の劣化による効率の低下は、直接、利益の低下につなが
り、経営に支障を与える結果となる。このため、プラン
ト設備における異常、劣化または効率の低下などを検知
して、速やかにその補修や改善を行うことが極めて重要
となっている。
2. Description of the Related Art In recent years, in relatively small-scale plants such as energy-saving equipment and district cooling and heat supply plants, the efficiency of such equipment and the difference in electricity rates between day and night have been increasing.
A method is used in which profits are generated by utilizing a very small cost difference and profits are made. Therefore, a decrease in efficiency due to deterioration of plant equipment directly leads to a decrease in profit, resulting in a hindrance to management. For this reason, it is extremely important to detect an abnormality, deterioration, a decrease in efficiency, or the like in the plant equipment and quickly repair or improve it.

【0003】これらの要求に応ずるため、従来のプロセ
スの異常診断方法としては、例えば、プラント制御用の
コントローラ内に内蔵されるメモリ素子に、プロセス入
力値に対する上限値及び下限値(上下限値)を設定した
ソフトウェア演算素子を格納しておき、そして、実際に
プロセス入力値が前記演算素子に設定された上下限値を
超えた際に信号ビットに「1」を立て、もって、異常を
検出する方式が試みられている。
In order to meet these demands, conventional methods for diagnosing process abnormalities include, for example, a memory element built in a controller for plant control, in which an upper limit value and a lower limit value (upper / lower limit value) for a process input value are set. Is stored, and when the process input value actually exceeds the upper / lower limit value set in the arithmetic element, the signal bit is set to “1” to detect an abnormality. A scheme is being attempted.

【0004】例えば、タンク内液体を50°C〜80°
Cの温度に保ち、且つ、温度が40°C以下となった際
にプロセスの異常として報知する制御系があった場合、
予め、制御用コントローラ内に制御温度範囲を80°C
〜50°C、異常設定値下限値を40°Cとして設定す
る。これにより、制御用コントローラは本制御系に対し
てタンク温度が50°C以下となった時点でタンクへ熱
を供給する指令を出力し、その後、タンク温度が80°
Cになるまで指令を出力し続ける。そして、タンク温度
が80°C以上となった時点で、熱供給の停止指令を出
力する。以降、タンク温度が50°C〜80°Cの範囲
で上記の処理を繰り返す、所謂、非連続的な制御を行
う。ところで、従来のプロセスの異常診断方法では、上
記のような状況において、例えば、熱供給設備の動作不
良や効率低下などにより、タンク温度が40°C以下と
なった際には、異常検出ビットに「1」を成立させて異
常を検出する方法を採用していた。すなわち、設定した
値を超えた時にのみ、異常を認識する診断方法となって
いた。
[0004] For example, the liquid in a tank is kept at 50 ° C to 80 ° C.
If there is a control system that keeps the temperature of C and reports the process as abnormal when the temperature falls below 40 ° C,
Pre-set the control temperature range in the control controller to 80 ° C
5050 ° C., and the lower limit of the abnormal set value is set to 40 ° C. As a result, the controller outputs a command to supply heat to the tank when the tank temperature becomes 50 ° C. or less to the control system.
Continue to output commands until C is reached. Then, when the tank temperature reaches 80 ° C. or higher, a heat supply stop command is output. Thereafter, so-called discontinuous control is performed in which the above processing is repeated when the tank temperature is in the range of 50 ° C to 80 ° C. By the way, according to the conventional process abnormality diagnosis method, when the tank temperature becomes 40 ° C. or less due to, for example, a malfunction of the heat supply equipment or a decrease in efficiency in the above-described situation, the abnormality detection bit is set. A method of detecting an abnormality by establishing “1” has been adopted. That is, a diagnosis method for recognizing an abnormality only when the set value is exceeded is used.

【0005】しかしながら、上記の従来技術の場合、異
常による温度の増加量、或いは、減少量が制御用コント
ローラ内に設定した上下限値(上記の例では、下限値4
0°C)に達しなければ異常としては検出されず、設備
の劣化や効率低下を検知することはできない。なお、上
述の上下限値を調整することで異常として発見すること
は可能ではあるが、しかしながら、劣化を含むあらゆる
異常の発生状態に対応するための設定値を決定するのは
現実的に困難であり、これを実現するためには、膨大な
数の設定値を制御用コントローラ内に保持する必要があ
り、また、これにより制御装置の大規模化を招く可能性
がある。
However, in the case of the above-mentioned prior art, the amount of increase or decrease in temperature due to the abnormality is determined by the upper and lower limit values set in the controller (in the above example, the lower limit value of 4).
If the temperature does not reach 0 ° C.), no abnormality is detected, and it is not possible to detect deterioration of the equipment or a decrease in efficiency. It should be noted that it is possible to detect an abnormality by adjusting the upper and lower limits described above, however, it is practically difficult to determine a set value for responding to the occurrence state of any abnormality including deterioration. In order to achieve this, it is necessary to hold an enormous number of set values in the control controller, and this may lead to an increase in the size of the control device.

【0006】また、プラントにおける異常傾向を検出す
るため、設備からのプロセス入力値を参照用データと比
較する手法は、他においても提案されているが、極めて
複雑且つ大規模なものであり実現は困難であった。例え
ば、プラントを常時監視してプロセスの異常傾向を検知
する方法としては、特開平8−313685号公報に示
すように、プラントの構成要素毎に、正常な運転時にお
ける入出力を、その入出力特性に基づいて表す多項式に
よって算出し、そして、この算出されたプラント構成要
素の各入出力特性と実際に得られた観測値とを比較して
異常を検出する方法が既に知られている。しかしなが
ら、かかる方法は、異常診断に主眼を置いたプロセスの
診断方法であり、一般的には、プロセスの劣化や効率低
下までを診断するためには、専用の診断装置を設置しな
ければならなかった。
[0006] In order to detect an abnormal tendency in a plant, a method of comparing a process input value from equipment with reference data has been proposed by other companies, but is extremely complicated and large-scale. It was difficult. For example, as a method of constantly monitoring a plant and detecting an abnormal trend of a process, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-313885, input / output during normal operation is input / output for each component of the plant. There is already known a method of calculating abnormality by a polynomial expression based on characteristics, and comparing the calculated input / output characteristics of plant components with actually obtained observation values to detect an abnormality. However, such a method is a method of diagnosing a process with a focus on abnormality diagnosis, and in general, a dedicated diagnostic device must be installed in order to diagnose up to process deterioration and efficiency reduction. Was.

【0007】また、従来、プラントにおける異常を判定
するため、プロセス値自体がある基準値(上下限値)を
越える前にその異常を記憶することが可能なプラント監
視装置として、例えば、特開平7−160326号公報
により知られるように、記憶装置内に監視対象であるプ
ロセスの比較データを予め時系列に並べて記憶してお
き、実際に得られたプロセス値をこの比較データと比較
することが行われる。また、特開昭63−271507
号公報によれば、従来のツリー処理による定性的な診断
に加え、異常原因推定を定量的に行うための診断処理シ
ステムとして、異常が推定された機器に対し、その物理
モデルによって診断対象の動的応答を模擬することによ
り、異常原因を評価する異常診断装置の診断処理システ
ムが既に知られている。
[0007] Conventionally, as a plant monitoring device capable of storing an abnormality before the process value itself exceeds a certain reference value (upper / lower limit value), for example, Japanese Patent Laid-Open No. As known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 160326, comparison data of a process to be monitored is stored in a storage device in a time-series manner in advance, and an actually obtained process value is compared with the comparison data. Will be Also, JP-A-63-271507
According to the publication, in addition to the conventional qualitative diagnosis by tree processing, as a diagnostic processing system for quantitatively estimating the cause of the abnormality, the physical model of the device for which the abnormality has been estimated is used to determine the behavior of the object to be diagnosed. A diagnosis processing system of an abnormality diagnosis device that evaluates the cause of an abnormality by simulating a dynamic response is already known.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は、特に前述の上下限値による異常検出方法で
は、設定値範囲内における装置の異常の検出については
考慮されていなかった。
However, in the above prior art, in particular, in the above-described abnormality detection method based on the upper and lower limit values, no consideration is given to the detection of an abnormality of the apparatus within the set value range.

【0009】また、後述の上下限値による異常検出前に
その異常を記憶・検出することが可能なプラント監視装
置では、変動するプロセスを、常に、監視しようとする
ものであり、これでは、膨大な量の比較データを持たな
ければならないという問題があり、その結果として、専
用の設備を設置する必要があった。また、物理モデルに
よって診断対象の動的応答を模擬する診断処理システム
においても、ツリー処理による定性的な診断により異常
が検出されることが前提であり、結局は、設定値範囲内
における異常の検出については考慮されていない。
Further, a plant monitoring apparatus capable of storing and detecting an abnormality before detecting an abnormality based on upper and lower limits described below always monitors a fluctuating process. There is a problem that it is necessary to have a large amount of comparison data, and as a result, it is necessary to install dedicated equipment. Also, in a diagnostic processing system that simulates a dynamic response of a diagnosis target by a physical model, it is assumed that an abnormality is detected by qualitative diagnosis by tree processing, and eventually, an abnormality is detected within a set value range. Is not considered.

【0010】そこで、本発明は、上記の従来技術におけ
る問題点に鑑み、上下限値による異常の検出前に、プラ
ント設備における変化量を基にしてその操作対象である
機器の異常、劣化、あるいは、その効率低下を精度高く
診断することが可能であり、且つ、そのための設備、特
に、かかる診断に用いるために制御システム内に保持す
る比較データ数を極力減らすことを可能とすることによ
り、比較的規模の小さなプラント設備におけるプロセス
制御においても適用可能なプラントのプロセス制御・診
断方法及びそのための装置を提供することを目的とす
る。
In view of the above-mentioned problems in the prior art, the present invention provides a method for detecting the abnormality, deterioration, or failure of equipment to be operated based on the amount of change in plant equipment before detecting abnormality based on upper and lower limits. By making it possible to diagnose the efficiency reduction with high accuracy and to reduce the number of comparison data held in the control system for use in such diagnosis, particularly the equipment for the diagnosis, it is possible to perform comparison. It is an object of the present invention to provide a process control / diagnosis method for a plant which can be applied to process control in plant equipment having a small scale and a device therefor.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解消し、本
発明の目的を達成するために提供されるのは、まず、入
出力装置及び制御用コントローラにより、プラントから
のプロセス値を入力し、かつ、当該入力したプロセス値
に基づいて前記プラントの操作対象機器に対して非連続
的な動作指令信号を出力することにより前記プラントの
制御を行う制御装置において、前記プラントの操作対象
機器に対して非連続的な動作指令信号を出力する際、予
め設定記憶した正常プロセス値を基に模擬プロセス値を
演算し、この模擬プロセス値を前記入出力装置から入力
した実際のプロセス入力値と比較し、両者の偏差からプ
ラント内のプロセス値が正常であるか否かを判別するプ
ラントのプロセス制御・診断方法である。
In order to solve the above-mentioned problems and to achieve the object of the present invention, first, an input / output device and a controller for controlling input a process value from a plant. And, in a control device that controls the plant by outputting a discontinuous operation command signal to the operation target device of the plant based on the input process value, the control device for the operation target device of the plant When outputting a non-continuous operation command signal, a simulated process value is calculated based on a normal process value set and stored in advance, and the simulated process value is compared with an actual process input value input from the input / output device. This is a plant process control / diagnosis method for determining whether or not a process value in a plant is normal based on a deviation between the two.

【0012】また、やはり上記の目的を達成するため、
本発明により提供されるのは、入出力装置及び制御用コ
ントローラにより、プラントからのプロセス値を入力
し、かつ、当該入力したプロセス値に基づいて前記プラ
ントの操作対象機器に対して非連続的な動作指令信号を
出力することにより前記プラントの制御を行う制御装置
において、前記制御用コントローラは、さらに、前記プ
ラントの操作対象機器に対して非連続的な動作指令信号
を出力する際、予め設定記憶した正常プロセス値を基に
模擬プロセス値を演算するプロセス模擬部と、この模擬
プロセス値を前記入出力装置から入力した実際のプロセ
ス入力値と比較し、両者の偏差からプラント内のプロセ
ス値が正常であるか否かを判別するプロセス値比較部と
を備えたプラントのプロセス制御・診断装置である。
In order to achieve the above object,
According to the present invention, an input / output device and a controller for control are used to input a process value from a plant, and based on the input process value, a discontinuous operation with respect to an operation target device of the plant. In the control device that controls the plant by outputting an operation command signal, the control controller further stores a preset operation command signal when outputting a discontinuous operation command signal to an operation target device of the plant. A process simulation unit that calculates a simulated process value based on the normal process value, and compares the simulated process value with an actual process input value input from the input / output device. A process control / diagnosis device for a plant, comprising: a process value comparison unit that determines whether or not the above is true.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図によ
り説明する。図1は、本発明によりプラントにおけるプ
ロセス制御と共に、プロセスの異常診断を行なう制御装
置の基本構成を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a basic configuration of a control device that performs process abnormality diagnosis on a process together with process control in a plant according to the present invention.

【0014】制御装置1は、被監視対象物(プラント)9
からのプロセス値を入力し、上記プラント9内の制御対
象機器に対して非連続的な動作指令信号を出力するため
の入出力装置7を有している。また、この制御装置1
は、上記プラント9内の制御対象機器に対して機器動作
指令信号を出力する制御用コントローラ2を備えてお
り、この制御用コントローラ2内には、予め計画図書に
よって定められたプラント動作を表したソフトウェアを
格納した演算部61を有するインターロック制御部6を
備えている。
The control device 1 includes a monitored object (plant) 9
And an input / output device 7 for inputting a process value from and outputting a discontinuous operation command signal to a device to be controlled in the plant 9. The control device 1
Is provided with a controller 2 for outputting a device operation command signal to a device to be controlled in the plant 9. In the controller 2, a plant operation determined in advance by a planning document is shown. An interlock control unit 6 having an operation unit 61 storing software is provided.

【0015】例えば、タンク内液体を50°C〜80°
Cの温度に保つ制御系である場合、予め、制御用コント
ローラ2のインターロック制御部6内に、制御温度範囲
を80°C〜50°Cとして設定する。これにより、制
御用コントローラ2のインターロック制御部6は、上記
プラント9内の制御対象機器に対して、タンク温度が5
0°C以下となった時点でタンクへ熱を供給する指令
を、上記入出力装置7を介して出力し、その後も、タン
ク温度が80°Cになるまで指令を出力し続ける。そし
て、プラント9内の制御対象機器からの信号(プロセス
値)を入力してタンク温度が80°C以上となった時点
で、熱供給の停止指令を出力する。以降、タンク温度が
50°C〜80°Cの範囲で上記の処理を繰り返す、所
謂、非連続的な制御を行う。
For example, when the liquid in the tank is kept at 50 ° C. to 80 °
In the case of a control system that maintains the temperature of C, the control temperature range is set in advance in the interlock control unit 6 of the control controller 2 as 80 ° C to 50 ° C. Thereby, the interlock control unit 6 of the control controller 2 sends the tank temperature of 5 to the control target device in the plant 9.
When the temperature falls to 0 ° C. or lower, a command to supply heat to the tank is output via the input / output device 7, and thereafter, the command is continuously output until the tank temperature reaches 80 ° C. Then, when a signal (process value) from a device to be controlled in the plant 9 is input and the tank temperature becomes 80 ° C. or higher, a heat supply stop command is output. Thereafter, so-called discontinuous control is performed in which the above processing is repeated when the tank temperature is in the range of 50 ° C to 80 ° C.

【0016】また、上記の制御用コントローラ2は、上
記インターロック制御部6から制御対象機器に対して出
力される動作指令、例えばヒータの起動・停止指令信号
(以降“トリガ信号”と呼ぶ)により起動される正常プ
ロセス値出力部3を備えている。なお、この正常プロセ
ス値出力部3は、図からも明らかなように、インターロ
ック制御部6から出力された上記トリガ信号のタイミン
グをプロセスの変動開始として検知する、機器動作指令
信号検知部31と、当該機器について、その正常な動作
により変動するプロセス値(正常プロセス値)を予め記
憶したデータ記憶部32と、上記データ記憶部32から
正常プロセス値を読み出すデータ読み出し部33と、そ
して、上記正常プロセス値を、後述するプロセス模擬部
4へ送信するためのデータ送信部34とを有している。
The control controller 2 operates in response to an operation command output from the interlock control unit 6 to a device to be controlled, for example, a heater start / stop command signal (hereinafter referred to as a "trigger signal"). A normal process value output unit 3 to be started is provided. The normal process value output unit 3 includes a device operation command signal detection unit 31 that detects the timing of the trigger signal output from the interlock control unit 6 as the start of process fluctuation, as is apparent from the drawing. A data storage unit 32 that stores in advance a process value (normal process value) that fluctuates due to the normal operation of the device, a data reading unit 33 that reads a normal process value from the data storage unit 32, and A data transmission unit 34 for transmitting the process value to the process simulation unit 4 described below.

【0017】上記の制御用コントローラ2は、さらに、
プロセス模擬部4を備えており、このプロセス模擬部4
は、上記正常プロセス値出力部3から出力(送信)され
る正常プロセス値を基にして、当該機器の正常な動作に
より変動するプロセス値の変化(時間的変動)を表す多
項式により、その変化量を予測し、その結果(以降“模
擬プロセス値”と呼ぶ)を出力する。すなわち、プラン
ト9内におけるプロセス動作の健全性を、制御装置1内
で精密に診断する方法として、入出力装置7よりプラン
ト9内の機器に対して動作指令信号を出力したタイミン
グで、装置内のプロセス値データ記憶部32に格納され
ている、設計時に予定されたプロセス値(正常プロセス
値)に基づいて、模擬プロセス値を予測し、この模擬プ
ロセス値と、プラントからの実プロセス入力信号との比
較を行う。
The control controller 2 further includes:
A process simulation unit 4 is provided.
Is the amount of change by a polynomial representing the change (temporal change) of the process value that fluctuates due to the normal operation of the device, based on the normal process value output (transmitted) from the normal process value output unit 3. And outputs the result (hereinafter referred to as “simulated process value”). That is, as a method of precisely diagnosing the soundness of the process operation in the plant 9 in the control device 1, at the timing when an operation command signal is output from the input / output device 7 to the equipment in the plant 9, A simulated process value is predicted based on a process value (normal process value) scheduled at the time of design stored in the process value data storage unit 32, and the simulated process value is compared with an actual process input signal from a plant. Make a comparison.

【0018】そして、上記制御用コントローラ2内のプ
ロセス値比較部5は、比較部51と警報信号出力部52
とを備えており、まず、プロセス値比較部51では、上
記プロセス模擬部4からの出力(模擬プロセス値)と、
前記入出力装置7を介してプラント9から入力される実
際のプロセス信号を比較部51にて比較する。そして、
警報信号出力部52では、上記の両者(模擬プロセス値
と実際のプロセス信号)の間に許容値を超える偏差があ
った際には、当該プロセスの異常としてプロセス異常報
知信号を出力し、警報窓8に警報を出力する。
The process value comparison unit 5 in the control controller 2 includes a comparison unit 51 and an alarm signal output unit 52.
First, in the process value comparison unit 51, the output (simulated process value) from the process simulation unit 4 and
An actual process signal input from the plant 9 via the input / output device 7 is compared by a comparing unit 51. And
The alarm signal output unit 52 outputs a process abnormality notification signal as an abnormality of the process when there is a deviation between the above two values (simulated process value and actual process signal) exceeding an allowable value. 8 outputs an alarm.

【0019】次に、上記にその基本構成を示した制御装
置を、比較的規模の小さなプラント設備である前述のタ
ンクの温度制御系において適用した一例について、添付
の図2及び図3に示す。この系統では、タンク10の内
部に水が蓄えられており、この水に熱を蓄えて、需要家
に供給する地域熱供給プラントの一例である。
Next, FIGS. 2 and 3 show an example in which the control device having the above-described basic configuration is applied to the above-described temperature control system for a tank which is a relatively small-scale plant facility. In this system, water is stored inside the tank 10, and is an example of a district heat supply plant that stores heat in the water and supplies it to consumers.

【0020】図からも明らかなように、この地域熱供給
プラントでは、タンク10内の水に対して、排熱回収ボ
イラーなどの熱源15から、熱エネルギーをポンプ16
などの手段によって輸送して、熱交換器17で熱交換を
行なう。一方、熱源15からの熱エネルギーが不足する
場合や、熱需要が増加した場合には、別の電源13から
ヒータ12を介して、不足分の熱エネルギーを供給する
システムとなっている。
As apparent from the figure, in this district heat supply plant, a pump 16 heats water in a tank 10 from a heat source 15 such as an exhaust heat recovery boiler.
Then, the heat is exchanged by the heat exchanger 17. On the other hand, when the heat energy from the heat source 15 is insufficient or when the heat demand increases, the system is configured to supply the insufficient heat energy from another power source 13 via the heater 12.

【0021】このシステムにおいて、本発明を実施する
場合、データ記憶部32に正常プロセス値として下限値
50°C、上限値80°Cを設定する。これにより、タ
ンク内温度が50°Cを下回った時点で、インターロッ
ク制御部6の演算部61は、ヒータ12を起動するため
の機器動作指令信号(トリガ信号)を出力し、これによ
り電源13とヒータ12との間のスイッチ14を閉じ
る。
In this system, when the present invention is implemented, a lower limit of 50 ° C. and an upper limit of 80 ° C. are set in the data storage unit 32 as normal process values. As a result, when the temperature in the tank falls below 50 ° C., the calculation unit 61 of the interlock control unit 6 outputs a device operation command signal (trigger signal) for activating the heater 12, whereby the power supply 13 The switch 14 between the heater and the heater 12 is closed.

【0022】一方、このトリガ信号が、正常プロセス値
検出部3の機器動作指令信号検知部31で検知されると
(図3のステップS1)、データ記憶部32に記憶され
ている正常プロセス値である50°Cがデータ読み出し
部33により読み出され、データ送信部34を介して、
プロセス模擬部4に転送される(ステップS2)。この
プロセス模擬部4は、その転送された正常プロセス値5
0°Cを基に、ヒータ12の起動によってタンク内温度
が50°Cから80°Cに変化する過程(時間的変動)
を、予め(例えば、上記データ記憶部32内に)格納さ
れている多項式などにより推定して予想温度を算出し、
比較部51に転送する(ステップS3)。そして、比較
部51では、この推定された予想温度を、入出力装置7
を介して入力されるプロセス入力値(実際のタンク内温
度)と比較して(ステップS4)、プロセスが異常か否
かを判定する(ステップS5)。その結果、異常と判定
された場合には、警報信号出力部52より警報窓8に警
報を出力する(ステップS6)。
On the other hand, when this trigger signal is detected by the device operation command signal detecting unit 31 of the normal process value detecting unit 3 (Step S1 in FIG. 3), the normal process value stored in the data storage unit 32 is used. A certain 50 ° C. is read by the data reading unit 33, and via the data transmitting unit 34,
The data is transferred to the process simulation section 4 (step S2). The process simulating unit 4 stores the transferred normal process value 5
Process in which the temperature in the tank changes from 50 ° C. to 80 ° C. by starting the heater 12 based on 0 ° C. (temporal fluctuation)
Is estimated by a polynomial or the like stored in advance (for example, in the data storage unit 32) to calculate an expected temperature,
The data is transferred to the comparison unit 51 (step S3). Then, the comparison unit 51 compares the estimated temperature with the input / output device 7.
Is compared with a process input value (actual in-tank temperature) input via the CPU (step S4), and it is determined whether or not the process is abnormal (step S5). As a result, if it is determined that there is an abnormality, an alarm is output from the alarm signal output unit 52 to the alarm window 8 (step S6).

【0023】なお、上記の比較は、トリガ信号が発生し
て予想温度を推定・算出した後、複数回(例えば、一定
の周期で)実行してもよい。また、その後の異常の判定
では、上記の複数回の比較動作において、いずれかの比
較の結果が正常範囲を越えて異常と判断される場合、あ
るいは、予め設定した回数異常と判断される場合に異常
と判断するようにしてもよい。あるいは、これに代え
て、各比較結果を加算して、これを加算平均して比較す
ることも可能である。
The above-described comparison may be executed a plurality of times (for example, at a constant cycle) after the trigger signal is generated and the expected temperature is estimated and calculated. Further, in the subsequent determination of abnormality, in any of the above-described plurality of comparison operations, when one of the comparison results is determined to be abnormal beyond the normal range, or when it is determined to be abnormal for a preset number of times, You may make it determine that it is abnormal. Alternatively, it is also possible to add the respective comparison results and add and average the comparison results for comparison.

【0024】例えば、ここで、熱交換器17の異常や劣
化により温度上昇が遅い等を理由に、プロセス入力値で
ある実際のタンク内温度の変化量が、推定された変化量
に対して正常範囲を逸脱した場合には、プロセス模擬部
4が算出する模擬プロセス値と実プロセス値に偏差を生
じる。そこで、この偏差から、警報信号出力部52は、
プロセスが異常か否かを判定し、異常であると判定され
る場合には、異常報知信号を警報窓8に出力する。
For example, because the temperature rise is slow due to abnormality or deterioration of the heat exchanger 17, the change in the actual tank temperature, which is the process input value, is normal to the estimated change. If the value deviates from the range, a deviation occurs between the simulation process value calculated by the process simulation unit 4 and the actual process value. Therefore, from this deviation, the alarm signal output unit 52
It is determined whether or not the process is abnormal. If it is determined that the process is abnormal, an abnormality notification signal is output to the alarm window 8.

【0025】尚、上記の図2には、タンク10内の水の
温度を上昇させて温熱を供給するプラントを例として示
したが、しかしながら、本発明は、冷熱供給プラントの
場合にも同様に適用できる。即ち、ガス燃焼による冷却
装置を熱源として持ち、別の熱源として電気駆動のコン
プレッサによる冷却器を備えるプラントにおいては、上
記図2における熱源15をガス燃焼冷却装置に、また、
そのヒータ12をコンプレッサによる冷却器に当てはめ
て適用することが出来る。また、熱源を単一のヒータや
冷却器のみとするプラントにおいても、やはり同様に、
本発明を適用することが可能である。
Although FIG. 2 shows an example of a plant for supplying hot heat by increasing the temperature of water in the tank 10, the present invention is also applicable to a case of a cold heat supply plant. Applicable. That is, in a plant having a cooling device by gas combustion as a heat source and a cooler by an electric drive compressor as another heat source, the heat source 15 in FIG.
The heater 12 can be applied to a cooler by a compressor. Also, in a plant using only a single heater or cooler as a heat source,
The present invention can be applied.

【0026】このように、正常プロセス値と実プロセス
入力信号の比較の実施後は、次回の機器動作指令信号発
信時までは、プロセス値比較部51における比較元デー
タを、前述の正常プロセス値を基に、プロセス模擬部4
にて順次算出することで、予めデータ記憶部32で保持
するデータ量を削減するものである。なお、上述した実
施の形態では、ヒータ12を起動するための機器動作指
令信号(変動開始)を、プロセス模擬部4における模擬
演算の起動信号(トリガ信号)として説明したが、これ
に代え、例えばヒータ12の動作停止するための機器動
作信号(終了時)を、模擬演算の起動信号(トリガ信
号)とすることも可能である。
After the comparison between the normal process value and the actual process input signal is performed, the comparison source data in the process value comparison unit 51 is replaced with the normal process value until the next device operation command signal is transmitted. Based on the process simulation section 4
By sequentially calculating the data amount, the amount of data stored in the data storage unit 32 in advance is reduced. In the above-described embodiment, the device operation command signal (start of fluctuation) for starting the heater 12 has been described as the start signal (trigger signal) of the simulation operation in the process simulation unit 4, but instead of this, for example, The device operation signal (at the end) for stopping the operation of the heater 12 can be used as a start signal (trigger signal) for the simulation operation.

【0027】ところで、従来、参照用データとの比較を
用いる手法は他においても提案されているが、しかしな
がら、これら従来の手法は極めて複雑且つ大規模なもの
であり、特に、地域冷熱供給プラントなどにおける小規
模な制御装置において実現することは困難であった。こ
れに対して、上記本発明の方法によれば、プロセス入力
信号をもとに制御演算を行ってプラント内制御対象機器
を制御する制御装置において、予め制御用コントローラ
内に設定しなければならない正常プロセス値データの数
(データ記憶部32で保持するデータ量)を限定するこ
とによりデータ記憶部の小規模化を図り、また、予想さ
れるプロセスの変動を連続的に算出して随時入力値(実
プロセス入力信号)と比較することで、高精度な異常診
断機能を構築することを可能にする。
Conventionally, other methods using comparison with reference data have been proposed. However, these conventional methods are extremely complicated and large-scale. It has been difficult to realize this in a small-scale control device. On the other hand, according to the method of the present invention, in a control device that controls a control target device in a plant by performing a control operation based on a process input signal, a normal operation that must be set in a control controller in advance. The size of the data storage unit is reduced by limiting the number of process value data (the amount of data held in the data storage unit 32), and expected process fluctuations are continuously calculated and input values ( By comparing with an actual process input signal), it is possible to construct a highly accurate abnormality diagnosis function.

【0028】このように、本発明であるプロセスの異常
診断を行なう制御装置に拠れば、従来のプロセス入力値
に対する上下限値によらず、制御範囲内にあるプロセス
値の変化を検知して、需要家への熱供給中断のような重
要な異常を引き起こす前に異常警報を発することが出来
るので、熱供給プラントの管理者は、設備の異常や劣化
の予兆を知ることができ、補修や熱交換器の洗浄等の劣
化対策を迅速に実施することが出来る。
As described above, according to the control device for diagnosing a process abnormality according to the present invention, a change in the process value within the control range is detected regardless of the conventional upper and lower limit values for the process input value. An alarm can be issued before an important abnormality such as interruption of heat supply to the customer is triggered, so that the administrator of the heat supply plant can be informed of signs of abnormality or deterioration of the equipment, Deterioration measures such as washing the exchanger can be quickly implemented.

【0029】また、特に、本発明によれば、制御用コン
トローラ内にプロセス模擬部を格納し、順次、比較参照
値(模擬プロセス値)を算出していくことから、前述の
熱供給設備(プラント)の異常や劣化による温度変化率
の低下等の軽微な異常についても検出が可能となり、早
期の対策や保修が可能となる。また、予め記憶しておく
診断に必要なデータ(正常プロセス値)を限定できるこ
とから装置(特に、制御装置)における規模の拡大を防
ぐことが可能である。
Further, in particular, according to the present invention, a process simulation section is stored in the control controller, and the comparison reference value (simulation process value) is sequentially calculated. ) Can be detected even for minor abnormalities such as a decrease in the rate of temperature change due to abnormalities or deterioration, and early measures and maintenance can be performed. Further, since data (normal process values) necessary for diagnosis stored in advance can be limited, it is possible to prevent an increase in the scale of the device (particularly, the control device).

【0030】このため、蓄熱装置を用いた地域冷熱供給
プラントなどにおける熱交換器へのスケール(黒色酸化
物等)の付着等による熱交換率の低下を熱供給中の温度
変化率の低下として検知することを可能とし、設備効率
や劣化状況の常時監視手段を特別な設備を追加すること
なく提供できる。
For this reason, a decrease in the heat exchange rate due to the attachment of scale (black oxide, etc.) to the heat exchanger in a district cooling and heat supply plant using a heat storage device is detected as a decrease in the rate of temperature change during heat supply. It is possible to provide a means for constantly monitoring facility efficiency and deterioration status without adding special facilities.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上の詳細な説明からも明らかなよう
に、本発明になるプラントのプロセス制御・診断方法及
びそのための装置によれば、従来の上下限値による異常
の検出前に、プラント設備における変化量を基にしてそ
の操作対象機器の異常、劣化、あるいは、その効率低下
を、精度高く診断することが可能であり、且つ、そのた
めに制御システム内に保持する比較データ数を極力減ら
すことを可能とすることにより、制御装置の規模を小さ
くすることが可能となり、比較的規模の小さなプラント
設備におけるプロセス制御においても適用することが可
能となる。
As is apparent from the above detailed description, according to the method and the apparatus for controlling and diagnosing a plant according to the present invention, prior to the detection of an abnormality based on the upper and lower limit values, the plant equipment is controlled. It is possible to accurately diagnose the abnormality, deterioration, or decrease in efficiency of the operation target device based on the amount of change in, and to reduce the number of comparison data retained in the control system as much as possible. Is made possible, the size of the control device can be reduced, and the present invention can be applied to process control in relatively small-scale plant equipment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のプラントのプロセス診断方法を実現す
るための制御装置の構成例を示したブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a control device for realizing a plant process diagnosis method of the present invention.

【図2】上記本発明の制御装置を、一例として温度制御
系に適用した際の具体的な構成を示したブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram showing a specific configuration when the control device of the present invention is applied to a temperature control system as an example.

【図3】上記本発明の制御装置の動作の一例を示すフロ
ーチャート図である。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of the operation of the control device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御装置 2 制御用コントローラ 3 正常プロセス値出力部 4 プロセス模擬部 5 プロセス値比較部 6 インターロック制御部 7 入出力装置 8 警報窓 9 被監視対象物(プラント) 10 タンク 11 温度検出器 12 ヒータ 13 電源 14 スイッチ 15 熱源 16 ポンプ 17 熱交換器 31 機器動作指令信号検知部 32 データ記憶部 33 データ読出し部 34 データ送信部 51 比較部 52 警報信号出力部 61 演算部 REFERENCE SIGNS LIST 1 control device 2 control controller 3 normal process value output unit 4 process simulation unit 5 process value comparison unit 6 interlock control unit 7 input / output device 8 alarm window 9 monitored object (plant) 10 tank 11 temperature detector 12 heater Reference Signs List 13 power supply 14 switch 15 heat source 16 pump 17 heat exchanger 31 device operation command signal detection unit 32 data storage unit 33 data readout unit 34 data transmission unit 51 comparison unit 52 alarm signal output unit 61 arithmetic unit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入出力装置及び制御用コントローラによ
り、プラントからのプロセス値を入力し、かつ、当該入
力したプロセス値に基づいて前記プラントの操作対象機
器に対して非連続的な動作指令信号を出力することによ
り前記プラントの制御を行う制御装置において、前記プ
ラントの操作対象機器に対して非連続的な動作指令信号
を出力する際、予め設定記憶した正常プロセス値を基に
模擬プロセス値を演算し、この模擬プロセス値を前記入
出力装置から入力した実際のプロセス入力値と比較し、
両者の偏差からプラント内のプロセス値が正常であるか
否かを判別することを特徴とするプラントのプロセス制
御・診断方法。
An input / output device and a control controller input a process value from a plant, and output a discontinuous operation command signal to an operation target device of the plant based on the input process value. In the control device that controls the plant by outputting, when outputting a discontinuous operation command signal to the operation target device of the plant, a simulated process value is calculated based on a normal process value set and stored in advance. Then, comparing the simulated process value with the actual process input value input from the input / output device,
A process control / diagnosis method for a plant, comprising determining whether or not a process value in a plant is normal from a deviation between the two.
【請求項2】 入出力装置及び制御用コントローラによ
り、プラントからのプロセス値を入力し、かつ、当該入
力したプロセス値に基づいて前記プラントの操作対象機
器に対して非連続的な動作指令信号を出力することによ
り前記プラントの制御を行う制御装置において、前記制
御用コントローラは、さらに、前記プラントの操作対象
機器に対して非連続的な動作指令信号を出力する際、予
め設定記憶した正常プロセス値を基に模擬プロセス値を
演算するプロセス模擬部と、この模擬プロセス値を前記
入出力装置から入力した実際のプロセス入力値と比較
し、両者の偏差からプラント内のプロセス値が正常であ
るか否かを判別するプロセス値比較部とを備えたことを
特徴とするプラントのプロセス制御・診断装置。
2. An input / output device and a controller for inputting a process value from a plant, and outputting a discontinuous operation command signal to an operation target device of the plant based on the input process value. In the control device that controls the plant by outputting, the control controller further includes a normal process value set and stored in advance when outputting a discontinuous operation command signal to the operation target device of the plant. A process simulation unit that calculates a simulated process value based on the calculated process value, and compares the simulated process value with an actual process input value input from the input / output device, and determines whether a process value in the plant is normal based on a deviation between the two. A process control / diagnosis device for a plant, comprising: a process value comparison unit that determines whether the process is performed.
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