JP2003140734A - Method and device for diagnosing equipment - Google Patents

Method and device for diagnosing equipment

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JP2003140734A
JP2003140734A JP2001332517A JP2001332517A JP2003140734A JP 2003140734 A JP2003140734 A JP 2003140734A JP 2001332517 A JP2001332517 A JP 2001332517A JP 2001332517 A JP2001332517 A JP 2001332517A JP 2003140734 A JP2003140734 A JP 2003140734A
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洋二 齋藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a practical method and device for accurately diagnosing equipment even when an input to be diagnosed is operating at much higher speed than the arithmetic cycle of an arithmetic function or function block to be used for diagnosis. SOLUTION: In this method for diagnosing the equipment by diagnosing the operation of the equipment, the instantaneous value or statistics of a signal associated with the equipment to be diagnosed is compared with a reference signal associated with the equipment so that the operation of the equipment can be diagnosed.

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、プロセス制御分野
にあって、フィールド機器等の診断を行う方法およびそ
の装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and apparatus for diagnosing field devices in the field of process control.

【0002】本発明は、特に上位側システムとデジタル
通信を行うフィールド機器に有効に適用可能な診断方法
及び装置に関わるものである。ここで言うデジタル通信
とは、例えばプロセス工業用の汎用通信プロトコル、す
なわちFoundation Fieldbus(ファンデーションフィー
ルドバス)、PROFIBUS(プロフィバス)、HART、BRAIN
などのプロトコルである。
The present invention relates to a diagnostic method and apparatus that can be effectively applied to field devices that perform digital communication with a host system. The digital communication mentioned here is, for example, a general-purpose communication protocol for process industry, that is, Foundation Fieldbus, PROFIBUS, HART, BRAIN.
Etc. is a protocol.

【0003】フィールド機器とは、例えばプロセス工業
用のセンサやアクチュエータ機器、すなわち伝送器、流
量計、バルブポジショナなどである。上位側システムと
は,フィールド機器が接続されているインタフェース装
置(I/O)や、さらにその上位のコンピュータ等であ
る。
The field devices are, for example, sensor and actuator devices for the process industry, that is, transmitters, flow meters, valve positioners and the like. The higher-level system is an interface device (I / O) to which field devices are connected, a higher-level computer, or the like.

【0004】[0004]

【従来の技術】図4は、出願人が特願2000-225553で提
案した機器の診断装置の構成を示す機能ブロック図であ
る。1は演算部であり、入力されたバルブポジショナな
どの変位信号X-1から速度または加速度に比例した信号
を演算して、信号Y-1として出力する。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a functional block diagram showing a configuration of a diagnostic device for equipment proposed by the applicant in Japanese Patent Application No. 2000-225553. Reference numeral 1 denotes a calculation unit, which calculates a signal proportional to velocity or acceleration from the input displacement signal X-1 of the valve positioner or the like and outputs it as a signal Y-1.

【0005】これらの演算は、通常デジタル信号処理に
より行われる。デジタル信号処理の場合、速度に比例し
た信号を求める演算は、前回変位信号と今回変位信号の
差を演算し、加速度に比例する信号は、前回の速度信号
と、今回の速度信号の差を求めれば得られる。
These calculations are usually performed by digital signal processing. In the case of digital signal processing, the calculation of the signal proportional to the speed calculates the difference between the previous displacement signal and the current displacement signal, and the signal proportional to the acceleration calculates the difference between the previous velocity signal and the current speed signal. Can be obtained.

【0006】2は比較演算部であり、演算部1の出力信
号Y-1とバルブへのセットポイント信号等の基準信号X-2
が入力され、これらの比較演算を実行して結果を信号Y-
2として出力する。信号Y-2は、それを受ける機器によっ
てアラーム発信信号、ディスクリート信号、数値信号ま
たはこれらを組み合わせた信号として出力される。
Reference numeral 2 is a comparison operation unit, which is an output signal Y-1 of the operation unit 1 and a reference signal X-2 such as a set point signal to the valve.
Is input, these comparison operations are executed and the result is signaled as Y-
Output as 2. The signal Y-2 is output as an alarm signal, a discrete signal, a numerical signal, or a combination of these signals by a device that receives the signal.

【0007】図5により、比較演算部2の動作の一例を
説明する。図5(A)において、X-2はバルブのセット
ポイント信号等の基準信号である。(B)において、X-
1はバルブの開度信号であり、時刻t1でセットポイントX
-2が立ち上がると、少し遅れてt2でバルブ開度信号X-
1が変化を始める。(C)において、Y-1はバルブ開度の
速度信号であり、バルブ開度が変化している間はゼロで
ない値になる。
An example of the operation of the comparison calculation unit 2 will be described with reference to FIG. In FIG. 5A, X-2 is a reference signal such as a valve set point signal. In (B), X-
1 is the valve opening signal, set point X at time t1
-When 2 rises, the valve opening signal X-
1 begins to change. In (C), Y-1 is a speed signal of the valve opening, which is a non-zero value while the valve opening is changing.

【0008】(C)において、Ythは診断のためのしき
い値である。比較演算部2は、予め定められた期間Tの
間バルブ開度の速度信号Y-1としきい値Ythを比較する。
即ち、基準信号X-2の立ち上がりタイミングt1は、診
断期間Tの始点として用いられる。バルブ開度速度信号
Y-1は、診断期間Tの間でゼロでない値のときにしきい
値Ythのレベル以下であるため、正常に動作していると
診断される。
In (C), Yth is a threshold value for diagnosis. The comparison calculation unit 2 compares the valve opening speed signal Y-1 with the threshold value Yth for a predetermined period T.
That is, the rising timing t1 of the reference signal X-2 is used as the starting point of the diagnosis period T. Valve opening speed signal
Since Y-1 is below the level of the threshold value Yth when the value is not zero during the diagnosis period T, it is diagnosed that it is operating normally.

【0009】図5(D)に、異常発生の一例として、バ
ルブにスティックスリップが発生した例を示す。X-1’
はスティックスリップが発生したときのバルブ開度信号
であり、t2よりも遅れたタイミングt3で急峻に大き
く立ち上がり、かつ不規則な動きを示している。
FIG. 5D shows an example in which stick-slip occurs in the valve, as an example of occurrence of abnormality. X-1 '
Is a valve opening signal when stick-slip occurs, and sharply rises significantly at timing t3, which is delayed from t2, and shows irregular movement.

【0010】(E)に示すY-1’は、X-1’を微分演算し
たバルブ開度の速度信号である。比較演算部2は診断期
間Tの間バルブ開度速度信号Y-1’としきい値Yth’を比
較する。時刻t3で、速度信号Y-1’がしきい値Yth’を越
えているので、スティックスリップが発生したと診断さ
れる。
Y-1 'shown in (E) is a speed signal of the valve opening obtained by differentiating X-1'. The comparison calculation unit 2 compares the valve opening speed signal Y-1 'with the threshold value Yth' during the diagnosis period T. At time t3, since the speed signal Y-1 'exceeds the threshold value Yth', it is diagnosed that stick-slip has occurred.

【0011】このように、被演算入力信号としてバルブ
の開度を、基準入力信号としてバルブのセットポイント
信号を用いることにより、簡単な比較演算でバルブの応
答が異常に遅くなる現象や、バルブがスティックスリッ
プによって急激に応答する異常現象を診断することがで
きる。
As described above, by using the valve opening degree as the operated input signal and the valve set point signal as the reference input signal, the phenomenon that the response of the valve becomes abnormally slow by a simple comparison operation and It is possible to diagnose an abnormal phenomenon that responds rapidly by stick-slip.

【0012】さらに、演算機能がファンデーションフィ
ールドバス(Fundation Fieldbus)の規格に従ったファン
クションブロックとして実装されている場合は、フィー
ルドバス上にある他の機器のファンクションブロックの
出力値、自機内で測定したバルブ開度、出力圧力信号な
どのプロセス値を組み合わせて被演算入力信号として選
択することが可能である。
Furthermore, when the arithmetic function is implemented as a function block conforming to the Foundation Fieldbus standard, the output value of the function block of another device on the fieldbus was measured in-house. It is possible to combine the process values such as the valve opening and the output pressure signal and select them as the input signal to be operated.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】出願人の先願では、診
断に用いる「演算機能」もしくは「ファンクションブロ
ック」を汎用性の高い形で示したが、問題点としては,
診断に用いる演算機能やファンクションブロックは、一
般的にはプロセス制御に必要な演算周期(例えば200mse
c〜1sec周期)で実行されるため,例えばバルブの出力
圧力やバルブ開度信号などの高速に変化する信号の速度
や加速度の演算を行なうと、バルブの変位速度に対して
サンプリング間隔が長すぎるため、正確な値が取得出来
ないことがある。
In the applicant's earlier application, the "arithmetic function" or "function block" used for diagnosis is shown in a highly versatile form, but the problem is that
Arithmetic functions and function blocks used for diagnosis generally have an arithmetic cycle (for example, 200 mse) necessary for process control.
Since it is executed in a cycle of c to 1 sec), if the speed or acceleration of a signal that changes rapidly such as valve output pressure or valve opening signal is calculated, the sampling interval is too long for the valve displacement speed. Therefore, an accurate value may not be obtained.

【0014】本発明の目的は、診断対象の入力が、診断
に用いる演算機能やファンクションブロックの演算周期
より高速に動作する場合であっても、的確な診断を可能
とする実用的な機器の診断方法及び装置を実現する点に
ある。実用的とは,消費電力の限られた,マイクロプロ
セッサのパフォーマンスが制限されるフィールド機器に
おいて,より少ない演算時間で高精度な診断を実行する
ための構成を示すことである.
An object of the present invention is to diagnose a practical device that enables accurate diagnosis even when an input to be diagnosed operates faster than a calculation cycle of a calculation function or a function block used for diagnosis. The method and apparatus are to be realized. Practical means to show a configuration for executing highly accurate diagnostics in less computation time in field devices with limited power consumption and limited microprocessor performance.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
る本発明は、次の通りである。 (1)機器の動作を診断する機器の診断方法において、
診断する機器に関連する信号の瞬時値又は統計値と前記
機器に関連する基準信号とを比較演算して、前記機器の
動作を診断するようにしたことを特徴とする、機器の診
断方法。 (2)機器が正常に動作しているかどうかを診断する機
器の診断装置において、前記機器に関連する信号の瞬時
値又は統計値および前記機器に関連する基準信号が入力
される比較演算部を有し、この比較演算部によって前記
機器が正常に動作しているかどうかを診断するようにし
たことを特徴とする、機器の診断装置。 (3)前記統計値は、前記機器の速度又は加速度に比例
する信号を対象とする、(1)又は(2)記載の機器の
診断方法及び装置。 (4)前記統計値は、前記機器の速度又は加速度に比例
する信号の最大値、最小値、平均値、分散、標準偏差等
を含むことを特徴とする、(1)又は(2)記載の機器
の診断方法及び装置。 (5)上位システムとデジタル通信手段を介して通信す
ると共に、プロセスのデータを入力し演算結果を出力す
るファンクションブロックを有するフィールド機器内に
形成された機器の診断装置において、前記入出力に関わ
るデータを収集し、それらの瞬時値又は統計値を求める
演算手段と、前記演算手段が求めた統計値を利用して診
断のための処理を実行して出力する診断手段を具備す
る、(1)乃至(4)のいずれかに記載の機器の診断方
法及び装置。 (6)上位システムとデジタル通信手段を介して通信す
ると共に、プロセスのデータを入力し演算結果を出力す
る所定の演算周期で動作するファンクションブロックを
有するフィールド機器内に形成された機器の診断装置に
おいて、前記入出力に関わるデータを収集し、それらの
瞬時値又は統計値を求める演算手段と、前記演算手段が
求めた統計値を利用して診断のための処理を実行して出
力する、前記演算手段の演算周期より低速の演算周期で
動作する診断手段と、を具備する(1)乃至(4)のい
ずれかに記載の機器の診断方法及び装置。 (7)バルブの開度信号またはこのバルブへの出力圧力
信号が入力されその信号の速度または加速度の瞬時値又
は統計値を演算する演算部と、この演算部の出力及び前
記バルブの設定信号に関連する信号が入力される比較演
算部とを有し、この比較演算部は前記統計値と前記設定
信号に関連する信号とを比較演算して、前記バルブに異
常が発生しているかどうかを診断するようにしたことを
特徴とする、(1)乃至(6)のいずれかに記載の機器
の診断方法及び装置。
The present invention which achieves the above objects is as follows. (1) In a device diagnostic method for diagnosing device operation,
A method of diagnosing a device, wherein an instantaneous value or a statistical value of a signal related to a device to be diagnosed and a reference signal related to the device are compared and operated to diagnose the operation of the device. (2) In a device diagnostic device for diagnosing whether or not a device is operating normally, a comparison operation unit is provided to which an instantaneous value or statistical value of a signal related to the device and a reference signal related to the device are input. An apparatus diagnostic apparatus is characterized in that whether or not the apparatus is operating normally is diagnosed by the comparison calculation unit. (3) The method and apparatus for diagnosing a device according to (1) or (2), wherein the statistical value targets a signal proportional to a velocity or an acceleration of the device. (4) The statistical value includes a maximum value, a minimum value, an average value, a variance, a standard deviation, etc. of a signal proportional to the speed or acceleration of the device, according to (1) or (2). Equipment diagnostic method and apparatus. (5) Data relating to the input / output in a device diagnostic device formed in a field device that has a function block that communicates with a host system through digital communication means and that inputs process data and outputs a calculation result (1) through (1) to collect the data and calculate the instantaneous value or statistical value thereof, and a diagnostic means for executing and outputting a process for diagnosis using the statistical value calculated by the computing means. The method and apparatus for diagnosing a device according to any one of (4). (6) A diagnostic device for a device formed in a field device having a function block which communicates with a host system through digital communication means and which inputs a process data and outputs a calculation result at a predetermined calculation cycle. Calculating the instantaneous values or statistical values of the data relating to the input and output, and executing and outputting a process for diagnosis using the statistical values calculated by the calculating means The diagnostic method and apparatus for the device according to any one of (1) to (4), comprising: a diagnostic unit that operates at a slower calculation cycle than the calculation cycle of the unit. (7) A calculation unit for inputting a valve opening signal or an output pressure signal to the valve to calculate an instantaneous value or statistical value of the speed or acceleration of the signal, and an output of the calculation unit and a setting signal of the valve. A comparison calculation unit to which a related signal is input, and the comparison calculation unit performs a comparison calculation on the statistical value and a signal related to the setting signal to diagnose whether an abnormality has occurred in the valve. The method and apparatus for diagnosing equipment according to any one of (1) to (6) are characterized in that

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施態様を図面を
用いて説明する。図1は本発明をフィールドバスを含む
システムに適用した実施例を示す機能ブロック図であ
る。3はフィールドバス、4はこのフィールドバス3に
接続され、上位システムや入出力装置とデジタル通信す
るフィールド機器である。このフィールド機器4は、例
えば、バルブ開度等のプロセス値を測定し、コントロー
ル信号を出力する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing an embodiment in which the present invention is applied to a system including a fieldbus. Reference numeral 3 is a field bus, and 4 is a field device connected to the field bus 3 for digital communication with a host system or an input / output device. The field device 4 measures, for example, a process value such as a valve opening degree and outputs a control signal.

【0017】5は、フィールド機器4内にファンクショ
ンブロックとして構成された演算ブロックである。この
演算ブロック5は、測定されたバルブの開度及びフィー
ルドバス3に繋がっている他のファンクションブロック
からの信号が、フィールドバス3を介してまたは自分自
身の内部で収集され、所定の演算を実行して信号を出力
する。演算ブロック5は、これらの収集されたプロセス
値入出力信号に基づいて機器の診断を行い、診断結果を
出力する。
Reference numeral 5 is a calculation block configured as a function block in the field device 4. The calculation block 5 executes a predetermined calculation by collecting measured valve opening and signals from other function blocks connected to the fieldbus 3 via the fieldbus 3 or inside itself. And output a signal. The arithmetic block 5 diagnoses the equipment based on these collected process value input / output signals and outputs the diagnosis result.

【0018】このような構成では、オープンな入出力を
持つファンクションブロックを提供することにより、マ
ルチベンダーで機器を組み合わせて最適なプロセス診断
やバルブ診断を行うことができる。
With such a configuration, by providing the function block having open input / output, it is possible to perform optimum process diagnosis and valve diagnosis by combining the devices with multiple vendors.

【0019】図2は、診断装置5の具体的な構成例を示
す機能ブロック図である。この例では、診断対象フィー
ルド機器をバルブポジショナと想定している。6はトラ
ンスデューサ演算ブロック、7はこのブロックへのプロ
セス値入出力信号であり、バルブポジショナにおいて
は、変位センサによりバルブのポジション信号を検出
し、アクチュエータに駆動信号を出力する機能を有す
る。このトランスデューサ演算ブロック6では、バルブ
制御を円滑に行なうために、演算周期は通常10msec〜20
msec程度の比較的高速に設定されている。
FIG. 2 is a functional block diagram showing a concrete configuration example of the diagnostic device 5. In this example, the field device to be diagnosed is assumed to be a valve positioner. Reference numeral 6 is a transducer operation block, and 7 is a process value input / output signal to this block. The valve positioner has a function of detecting a valve position signal by a displacement sensor and outputting a drive signal to an actuator. In this transducer calculation block 6, the calculation cycle is normally 10 msec to 20 in order to smoothly perform valve control.
It is set to a relatively high speed of about msec.

【0020】8は診断演算ブロックであり、収集された
プロセス値入出力信号を使って、フィールド機器自身の
自己診断、バルブや配管等の装置の診断、プロセス制御
ループの診断等を実行する。通常、この診断演算ブロッ
クの演算周期は、前記トランスデューサ演算ブロック6
の周期よりも遅く、例えば100msec〜1sec程度に設定さ
れている。
Reference numeral 8 is a diagnostic calculation block, which uses the collected process value input / output signals to perform self-diagnosis of the field device itself, diagnosis of devices such as valves and piping, and diagnosis of process control loops. Normally, the operation cycle of this diagnostic operation block is the transducer operation block 6 described above.
It is set later than the cycle of, for example, about 100 msec to 1 sec.

【0021】9はデータ転送手段であり、トランスデュ
ーサ演算ブロック6と診断演算ブロック8間のデータの
やりとりをするものである。6と8とが同一のCPU上
で動作するものであれば、9はメモリ(RAM)で実現さ
れる。6と8とが別のCPUもしくはハードウェア上で
動作するものであれば、9はシリアル通信手段やデュア
ルポートメモリなどのデータ転送手段で実現される。1
0は、診断演算ブロックが出力する診断結果出力信号で
あり、例えばアラーム信号やOn/Offのデータステータス
などである。
Reference numeral 9 is a data transfer means for exchanging data between the transducer operation block 6 and the diagnostic operation block 8. If 6 and 8 operate on the same CPU, 9 is realized by a memory (RAM). If 6 and 8 operate on different CPUs or hardware, 9 is realized by data transfer means such as serial communication means or dual port memory. 1
Reference numeral 0 is a diagnostic result output signal output by the diagnostic operation block, and is, for example, an alarm signal or an On / Off data status.

【0022】プロセス値入出力信号7は,トランスデュ
ーサ演算ブロック6が入出力するデータであり、例え
ば、変位センサ信号、バルブのアクチュエータへの駆動
圧力センサ信号、電空変換要素(IPモジュール)に対す
る駆動電流信号、等が対象である。
The process value input / output signal 7 is data input / output by the transducer operation block 6, and includes, for example, a displacement sensor signal, a drive pressure sensor signal to a valve actuator, and a drive current to an electropneumatic conversion element (IP module). Signals, etc. are targets.

【0023】トランスデューサ演算ブロック6は、診断
のために次の様な値を演算して、9のデータ転送手段を
介して8の診断演算ブロックに受け渡す。 (1)7に示すプロセス値入出力信号の瞬時値および統
計値。 (2)7に示すプロセス値入出力信号の速度に比例する
値の瞬時値および統計値。 (3)7に示すプロセス値入出力信号の加速度に比例す
る値の瞬時値および統計値。
The transducer calculation block 6 calculates the following values for diagnosis and transfers them to the diagnosis calculation block 8 via the data transfer means 9. (1) Instantaneous value and statistical value of the process value input / output signal shown in 7. (2) Instantaneous value and statistical value of a value proportional to the speed of the process value input / output signal shown in 7. (3) Instantaneous value and statistical value of a value proportional to the acceleration of the process value input / output signal shown in 7.

【0024】ここで言う統計値とは、最大値、最小値、
平均値、分散、標準偏差等である。統計する時間は、6
のトランスデューサ演算ブロックが複数回実行出来る時
間で、例えば8の診断演算ブロックが演算する周期に設
定する。
The statistical values mentioned here are maximum value, minimum value,
Mean value, variance, standard deviation, etc. The time for statistics is 6
The time period during which the transducer operation block can be executed a plurality of times is set to, for example, the cycle in which the 8 diagnosis operation blocks operate.

【0025】図3の波形図により、バルブのスティック
スリップ現象に対する本発明による診断の例を説明す
る。点線で区切られた期間τ1乃至τ4は診断演算ブロ
ック9の演算周期であるとする。(A)は演算周期τ1
で発生する基準波形であり、プロセスへのステップ入
力、Tはこのステップ入力から起算される診断期間であ
る。
An example of diagnosis according to the present invention for the stick-slip phenomenon of the valve will be described with reference to the waveform diagram of FIG. It is assumed that the periods τ1 to τ4 divided by the dotted line are the calculation cycle of the diagnosis calculation block 9. (A) is the calculation cycle τ1
Is a reference waveform generated in step S, step input to the process, and T is a diagnostic period calculated from this step input.

【0026】(B)は、診断演算ブロック9の演算周期
より高速なトランスデューサ演算ブロック6による、ス
テップ入力(A)に対する応答波形であり、時間遅れd
の後、演算周期τ2で立ち上がる。(C)はこの応答波
形を微分した速度波形である。
(B) is a response waveform to the step input (A) by the transducer operation block 6 faster than the operation cycle of the diagnostic operation block 9, and the time delay d
After that, it rises in the calculation cycle τ2. (C) is a velocity waveform obtained by differentiating this response waveform.

【0027】(D)は、各演算周期の終了時点で、前の
演算周期における速度波形の最大値及び最小値を計算し
て、最大値(MAX)は記号○で、最小値(MIN)は記号□
でプロットした波形である。このプロットレベルは、次
の演算周期の終了まで(1演算周期間)保持され、この
保持値が診断演算ブロック8に渡される。
In (D), at the end of each calculation cycle, the maximum and minimum values of the velocity waveform in the previous calculation cycle are calculated. The maximum value (MAX) is the symbol ◯ and the minimum value (MIN) is Symbol □
The waveform is plotted in. This plot level is held until the end of the next calculation cycle (for one calculation cycle), and this held value is passed to the diagnostic calculation block 8.

【0028】Ythは、異常診断のしきい値であり、この
例では、演算周期τ2での最大値の保持レベルがYthを
超えるため、演算周期τ3の期間で最大値の保持データ
と保持レベルがYthが比較され、異常の診断結果が出力
されることになる。
Yth is a threshold value for abnormality diagnosis. In this example, since the maximum value holding level in the calculation cycle τ2 exceeds Yth, the maximum value holding data and the holding level are in the calculation cycle τ3. Yth is compared and the diagnostic result of the abnormality is output.

【0029】図3では、最大値がしきい値Ythを超えた
ら異常というような、きわめて単純な例にしているが、
もっと複雑な診断演算になった場合には、この様に統計
値に基づく診断を実行することにより、診断演算がシン
プルとなり、診断演算ブロックの演算負荷、即ちCPU
負荷を著しく軽減させることができる。
In FIG. 3, an extremely simple example is given in which the maximum value exceeds the threshold value Yth, which is abnormal.
When a more complicated diagnostic calculation is performed, the diagnostic calculation is simplified by executing the diagnosis based on the statistical value in this way, and the calculation load of the diagnostic calculation block, that is, the CPU.
The load can be significantly reduced.

【0030】本発明は、実施例に示したバルブポジショ
ナだけでなく、伝送器や流量計などのセンサや、分散型
制御システム(DCS)等の上位システムの診断にも応用
が可能である。
The present invention can be applied not only to the valve positioner shown in the embodiments but also to diagnosis of sensors such as transmitters and flow meters, and higher level systems such as distributed control systems (DCS).

【0031】例えばセンサであれば、図2のプロセス値
入出力信号7は、圧力値、流量値、温度値、レベル(液
位)等のプロセス信号や、振動、音などの環境信号値と
することが可能である。又、DCSであれば、I/Oにお
いて入出力される全てのデータをプロセス値入出力信号
として与えることができる.
For example, in the case of a sensor, the process value input / output signal 7 in FIG. 2 is a process signal such as a pressure value, a flow rate value, a temperature value, a level (liquid level), or an environmental signal value such as vibration or sound. It is possible. With DCS, all data input / output in I / O can be given as process value input / output signals.

【0032】又、本発明をFoundation Fieldbus(ファ
ンデーションフィールドバス)の規格に従った機器に適
用する場合、8の診断ブロックの演算機能は、標準のフ
ァンクションブロックとして実装する事も可能である。
When the present invention is applied to a device conforming to the Foundation Fieldbus standard, the operation function of the diagnostic block 8 can be implemented as a standard function block.

【0033】その場合、8の診断結果出力信号は、規格
に対応したアラーム信号やデータステータス信号である
ので、それらを他メーカ機器が利用してプロセス制御の
動作を変更したり、演算方式を変更したりすることが容
易となる。
In this case, since the diagnostic result output signal 8 is an alarm signal or a data status signal corresponding to the standard, it can be used by other manufacturer's equipment to change the process control operation or the operation method. It becomes easy to do.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば、高速に動作するトランスデューサ演算
ブロックにより、プロセス値入出力信号の制御演算処理
とそれらの統計値を演算し、このトランスデューサ演算
ブロックより低速で動作する診断演算ブロックに用意さ
れた統計値を渡して診断演算を実行させるすることによ
り、CPUにかかる演算負荷を軽減させ、制御演算のパ
フォーマンスを低下させることなく低消費電力を実現
し、バルブの応答が異常に遅くなる現象や、バルブがス
ティックスリップにより急激に応答するなどの異常現象
を高精度で検出、警報することが可能になる。
As is apparent from the above description,
According to the present invention, the control calculation process of the process value input / output signal and the statistical values thereof are calculated by the transducer calculation block that operates at high speed, and the statistics prepared in the diagnostic calculation block that operates at lower speed than this transducer calculation block. By passing the value and executing the diagnostic calculation, the calculation load on the CPU is reduced, low power consumption is achieved without degrading the performance of the control calculation, the response of the valve becomes abnormally slow, It becomes possible to detect and alarm with high accuracy an abnormal phenomenon such as a sudden response due to stick-slip.

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

【図1】本発明をフィールドバスを含むシステムに適用
した診断装置の機能ブロック図である。
FIG. 1 is a functional block diagram of a diagnostic device in which the present invention is applied to a system including a fieldbus.

【図2】図1の演算ブロック5の具体的な構成例を示す
機能ブロック図である。
FIG. 2 is a functional block diagram showing a specific configuration example of a calculation block 5 in FIG.

【図3】バルブのスティックスリップ現象に対する本発
明による診断動作を説明する波形図である。
FIG. 3 is a waveform diagram illustrating a diagnostic operation according to the present invention for a stick-slip phenomenon of a valve.

【図4】従来の機器の診断装置の構成を示す機能ブロッ
ク図である。
FIG. 4 is a functional block diagram showing a configuration of a conventional device diagnosis apparatus.

【図5】バルブのスティックスリップ現象に対する従来
装置の診断動作を説明する波形図である。
FIG. 5 is a waveform diagram illustrating a diagnostic operation of a conventional device for a valve stick-slip phenomenon.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 フィールドバス 4 フィールド機器 5 演算ブロック 6 トランスデューサ演算ブロック 7 プロセス値入出力信号 8 診断演算ブロック 9 データ転送手段 10 診断結果出力信号 3 fieldbus 4 field devices 5 operation blocks 6 Transducer calculation block 7 Process value input / output signal 8 Diagnostic operation block 9 Data transfer means 10 Diagnostic result output signal

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】機器の動作を診断する機器の診断方法にお
いて、 診断する機器に関連する信号の瞬時値又は統計値と前記
機器に関連する基準信号とを比較演算して、 前記機器の動作を診断するようにしたことを特徴とす
る、機器の診断方法。
1. A method for diagnosing an operation of a device, wherein the operation of the device is evaluated by comparing and calculating an instantaneous value or a statistical value of a signal related to the device to be diagnosed and a reference signal related to the device. A method for diagnosing a device, characterized in that diagnosis is performed.
【請求項2】機器が正常に動作しているかどうかを診断
する機器の診断装置において、 前記機器に関連する信号の瞬時値又は統計値および前記
機器に関連する基準信号が入力される比較演算部を有
し、 この比較演算部によって前記機器が正常に動作している
かどうかを診断するようにしたことを特徴とする、機器
の診断装置。
2. A diagnostic device for a device for diagnosing whether or not the device is operating normally, wherein a comparison operation unit receives an instantaneous value or a statistical value of a signal related to the device and a reference signal related to the device. A diagnostic device for a device, comprising: a comparison operation unit for diagnosing whether the device is normally operating.
【請求項3】前記統計値は、前記機器の速度又は加速度
に比例する信号を対象とする、請求項1又は2記載の機
器の診断方法及び装置。
3. The device diagnostic method and apparatus according to claim 1, wherein the statistical value targets a signal proportional to a speed or an acceleration of the device.
【請求項4】前記統計値は、前記機器の速度又は加速度
に比例する信号の最大値、最小値、平均値、分散、標準
偏差等を含むことを特徴とする、請求項1又は2記載の
機器の診断方法及び装置。
4. The statistical value includes a maximum value, a minimum value, an average value, a variance, a standard deviation, etc. of a signal proportional to the speed or acceleration of the device, according to claim 1 or 2. Equipment diagnostic method and apparatus.
【請求項5】上位システムとデジタル通信手段を介して
通信すると共に、プロセスのデータを入力し演算結果を
出力するファンクションブロックを有するフィールド機
器内に形成された機器の診断装置において、 前記入出力に関わるデータを収集し、それらの瞬時値又
は統計値を求める演算手段と、 前記演算手段が求めた統計値を利用して診断のための処
理を実行して出力する診断手段を具備する、 請求項1乃至4のいずれかに記載の機器の診断方法及び
装置。
5. A diagnostic device for a device formed in a field device having a function block for inputting process data and outputting a calculation result while communicating with a host system through digital communication means. It is provided with a calculating means for collecting related data and obtaining an instantaneous value or a statistical value thereof, and a diagnostic means for executing and outputting processing for diagnosis using the statistical value obtained by the calculating means. 5. A device diagnosis method and apparatus according to any one of 1 to 4.
【請求項6】上位システムとデジタル通信手段を介して
通信すると共に、プロセスのデータを入力し演算結果を
出力する所定の演算周期で動作するファンクションブロ
ックを有するフィールド機器内に形成された機器の診断
装置において、 前記入出力に関わるデータを収集し、それらの瞬時値又
は統計値を求める演算手段と、 前記演算手段が求めた統計値を利用して診断のための処
理を実行して出力する、前記演算手段の演算周期より低
速の演算周期で動作する診断手段と、を具備する請求項
1乃至4のいずれかに記載の機器の診断方法及び装置。
6. Diagnosis of a device formed in a field device having a function block which communicates with a host system via digital communication means and which operates at a predetermined calculation cycle for inputting process data and outputting a calculation result. In the device, the data relating to the input and output is collected, a calculation unit for obtaining an instantaneous value or a statistical value thereof, and a process for diagnosis is executed and output using the statistical value obtained by the calculation unit, and output. The diagnostic method and apparatus for equipment according to any one of claims 1 to 4, further comprising: a diagnosis unit that operates at a calculation cycle lower than a calculation cycle of the calculation unit.
【請求項7】バルブの開度信号またはこのバルブへの出
力圧力信号が入力されその信号の速度または加速度の瞬
時値又は統計値を演算する演算部と、この演算部の出力
及び前記バルブの設定信号に関連する信号が入力される
比較演算部とを有し、 この比較演算部は前記統計値と前記設定信号に関連する
信号とを比較演算して、前記バルブに異常が発生してい
るかどうかを診断するようにしたことを特徴とする、請
求項1乃至6のいずれかに記載の機器の診断方法及び装
置。
7. An arithmetic unit for inputting a valve opening signal or an output pressure signal to the valve to calculate an instantaneous value or a statistical value of the speed or acceleration of the signal, and an output of the arithmetic unit and setting of the valve. A comparison calculation unit to which a signal related to the signal is input, and the comparison calculation unit compares and calculates the statistical value and the signal related to the setting signal to determine whether an abnormality has occurred in the valve. The method and apparatus for diagnosing equipment according to any one of claims 1 to 6, wherein:
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