JP2006058983A - プロセスデータ収集装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 異常検知ロジックの検証データとして実プラントで発生したデータを利用することで検証精度を向上させることが可能なプロセスデータ収集装置を実現する。
【解決手段】 プロセスデータを収集し、収集したデータをリアルタイムデータとしてＯＰＣクライアントに提供するＯＰＣサーバと、前記リアルタイムデータの所定期間にわたる過去データであるヒストリカルデータを保持するヒストリアンとを備えたプロセスデータ収集装置において、
前記ヒストリアンよりヒストリカルデータを取得し、これを定周期で読み出し仮想リアルタイムデータとして前記ＯＰＣクライアントに渡すリプレイサーバを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プロセスデータをリアルタイムデータとしてＯＰＣクライアントに提供するＯＰＣサーバと、リアルタイムデータの過去データを保持するヒストリアンとを備えたプロセスデータ収集装置に関する。さらに詳しくは、プロセスデータをＯＰＣ（OLE for Process Control）Foundationが仕様策定する標準インターフェースで収集し、収集したデータをリアルタイムデータとしてＯＰＣクライアントに提供するＯＰＣサーバと、リアルタイムデータの所定期間にわたる過去データであるヒストリカルデータを保持するヒストリアンとを備えたプロセスデータ収集装置に関する。

プラントをより安定・安全に運転するためには、プロセス・装置の異常を早期に発見することが不可欠である。異常を早期に発見する方法として以下のように大きく２つに分類される。
（１）プラントのハード設計に基づいたしきい値を設定してその値を監視する。
（２）過去の経験をもとにして作成した異常検知ロジックを利用する。

分散型制御システムでは、プロセスデータを収集処理する様々な運転支援パッケージがあり、運転員(オペレータ)は制御システムと運転支援パッケージを運転にうまく組み合わせて最善のオペレーションを遂行している。

本発明は、プロセスデータをＯＰＣサーバを介して収集して運転支援パッケージとして機能するＯＰＣクライアント内に、前記（２）項の異常検知ロジックを作成・運用する環境を構築する場合の、異常検知ロジックの検証精度を向上させることを主題としている。

図４は、従来の異常検知ロジックの検証プロセスを示す遷移図である。まず、異常が発生した事象についてヒストリカルデータやイベント履歴を用いて解析して異常検知ロジックを作成し、シミュレータ等で仮想環境を構築し、この仮想環境下で異常検知ロジックの検証を行い、実プラントへ組み込んでいた。

図５は、分散型制御システムに接続されたＯＰＣクライアント内で異常検知ロジックを作成・検証・運用する環境を構築する場合の、従来のデータ収集装置の一例を示す機能ブロック図である。

１は分散型制御システムの上位装置であり、制御バス２に接続されている。３は制御装置であり、制御バス２を介して上位装置１と通信すると共に、Ｉ／Ｏバス４を介してプロセス側のフィールド機器５の制御を行う。

６は制御バス２に接続されたＯＰＣサーバである。このＯＰＣサーバは、制御装置３を経由して制御バス２に与えられるプロセスデータを、ＯＰＣ標準インターフェースであるＯＰＣ ＤＡ（Data Access）で収集し、収集したデータをリアルタイムデータとしてＯＰＣクライアントに提供する。７はヒストリアンであり、ＯＰＣサーバ６が収集したプロセスデータの所定期間にわたる過去データであるヒストリカルデータを保持する。

８はイーサネット（登録商標）で代表される汎用通信バスであり、上位装置１、ＯＰＣサーバ６及びＯＰＣクライアント９が接続されている。ＯＰＣクライアント９は、この汎用通信バス８を経由してＯＰＣ ＤＡインターフェースを介してＯＰＣサーバ６よりリアルタイムデータを取得する。

ＯＰＣクライアント９において、９１は全体管理を担当するデータ処理手段であり、ＯＰＣサーバ６よりリアルタイムデータを入力し、操作指令をＯＰＣサーバ６を経由して制御装置３及びフィールド機器５に出力する。

９２はビルダ機能を用いてユーザにより操作される異常検知ロジック作成手段である。９３は仮想環境生成手段であり、シミュレータ等で異常状態データを仮想的に構築する。９４はロジック検証手段であり、作成された異常検知ロジックに対して仮想環境生成手段９３からの異常データを与えて所定の異常検知が実行されるか否かを検証する。

９５は評価修正手段であり、検証結果を評価して必要であれば作成された異常検知ロジックを修正する。修正されたロジックは再度検証され、評価されるルーチンを回してブラッシュアップされる。

９６は監視操作手段であり、作成された異常検知ロジックに基づいてデータ処理手段９１より与えられるリアルタイムデータを監視し、ロジックの条件に合致した異常が検出された場合には、データ処理手段９１に通知し、データ処理手段９１より異常に対応する操作指令がプロセス側に出力される。

９７は表示手段であり、データ処理手段９１の操作画面、監視操作手段９６における異常検知ロジックの表示を行う。図６は監視操作手段９６における異常検知ロジックの表示画面９７ａの例である。

特許文献１には、ＰＬＣとの通信をＯＰＣサーバ経由で汎用的に行えるようにしたＯＰＣ通信システムが記載されている。

特開２００４−２２１８５２号公報

従来のプロセスデータ収集装置においては、実プラントで発生した異常事象等を再現するには、ヒストリアン７に保持されているヒストリカルデータをオフラインで解析し、発生時の条件を再現した仮想環境を構築する必要がある。この仮想環境下で作成した異常検知ロジックを検証し、既存のロジックに問題があれば改良したりしてプラントに組み込んでいた。

従来の異常検知ロジックの検証は、オフラインで解析した結果をもとに推測した事象に対する検証であり、実プラントでもそのまま通用するという保証は完全ではなく、検証の信頼性には限界があった。

従って本発明が解決しようとする課題は、異常検知ロジックの検証データとして実プラントで発生したデータを利用することで検証精度を向上させることが可能なプロセスデータ収集装置を実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明の構成は次の通りである。
（１）プロセスデータを収集し、収集したデータをリアルタイムデータとしてＯＰＣクライアントに提供するＯＰＣサーバと、前記リアルタイムデータの所定期間にわたる過去データであるヒストリカルデータを保持するヒストリアンとを備えたプロセスデータ収集装置において、
前記ヒストリアンよりヒストリカルデータを取得し、これを定周期で読み出し仮想リアルタイムデータとして前記ＯＰＣクライアントに渡すリプレイサーバを備えたことを特徴とするプロセスデータ収集装置。

（２）前記ＯＰＣクライアントは、前記ＯＰＣサーバからのリアルタイムデータと前記リプレイサーバからの仮想リアルタイムデータを選択的に参照する切り替え手段を備えることを特徴とする（１）に記載のプロセスデータ収集装置。

（３）前記ＯＰＣクライアントは、前記リプレイサーバより取得する仮想リアルタイムデータデータに基づいて、あらかじめ作成された異常検知ロジックを検証するロジック検証手段を備えたことを特徴とする（１）又は（２）に記載のプロセスデータ収集装置。

（４）前記ＯＰＣクライアントは、前記異常検知ロジックにより前記リアルタイムデータを監視すると共に異常に対する操作指令を前記ＯＰＣサーバを経由してプラント側に発信する操作監視手段を備えたことを特徴とする（４）に記載のプロセスデータ収集装置。

（５）前記ヒストリアンより前記リプレイサーバに渡されるヒストリカルデータは、ＯＰＣ ＨＤＡインターフェースに準拠していることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のプロセスデータ収集装置。

（６）前記ＯＰＣサーバ及び前記リプレイサーバより前記ＯＰＣクライアントへ渡されるデータは、ＯＰＣ ＤＡインターフェースに準拠していることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のプロセスデータ収集装置。

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）ヒストリカルデータが、そのまま発生時の瞬時値として汎用的なＯＰＣ ＤＡインターフェース準拠のＯＰＣクライアントで参照できる環境を実現できる。

（２）仮想環境を利用することなく、実プラントのヒストリカルデータをそのまま異常検知ロジックの検証に利用することで、検証精度を向上せしめることが可能となる。

（３）ヒストリカルデータを反復してリプレイ参照できることで、頻度の低い事象でも再現することが容易である。又、シミュレータを使う必要もなくなり、より短期間で確度の高い異常検知ロジックを作成することができる。

（４）ＯＰＣ ＨＤＡインターフェースにて提供されるヒストリカルデータが、ＯＰＣ ＤＡ準拠の汎用的なインターフェースより仮想リアルタイムデータとして提供されることで、利用できるシステムの範囲が広がる。

（５）プラント運転時の瞬時値を参照するか、ヒストリカルデータを参照するかは、参照先のＯＰＣ ＤＡ準拠のサーバからのデータを単純に切り替えるだけでよく、ロジックの検証環境をシンプルにすることができる。

以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は本発明を適用したプロセスデータ収集装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図５で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付し、説明を省略する。以下、本発明の特徴部につき説明する。

図１において、１００は制御バス２と汎用通信バス８間に接続されたヒストリアンであり、保存しているヒストリカルデータをＯＰＣ ＨＤＡ（Historical Data Access）インターフェースで汎用通信バス８に提供する。

２００はリプレイサーバであり、ヒストリアン１００と同じく制御バス２と汎用通信バス８間に接続されており、ヒストリアン１００からのヒストリカルデータをＯＰＣ ＨＤＡインターフェースで取得し、このヒストリカルデータを定周期で読み出して仮想リアルタイムデータとしてＯＰＣ ＤＡインターフェースで汎用通信バス８を介してＯＰＣクライアント３００に提供する。

図２は、リプレイサーバ２００におけるデータ変換動作を説明する模式図である。時系列的に保存されているヒストリカルデータを定周期で読み出し、これを仮想リアルタイムデータとしてＯＰＣクライアントに提供するデータ変換機能を備えている。

読み出しの始点と終点は外部から指定可能であり、図示の例では異常の発生から終点までとなっているが、正常範囲のデータを指定することも可能である、更に、同一範囲を何回でも反復して読み出すリプレイ動作も可能である。

ＯＰＣクライアント３００において、データ処理手段３０１，異常検知ロジック作成手段３０２，ロジック検証手段３０４，評価修正手段３０５，監視操作手段３０６，表示手段３０７の機能は、図５の従来装置におけるＯＰＣクライアント９の要素９１，９２，９４，９５，９６，９７と同一機能を有する。

本発明のＯＰＣクライアント３００と従来のＯＰＣクライアント９との構成上の相違点は、本発明のＯＰＣクライアント３００では従来のＯＰＣクライアント９が備えている仮想環境生成手段９３に相当する機能を持たず、新設構成要素としてトグルスイッチ機能を持つ切り替え手段３０８を備えている点にある。

切り替え手段３０８は、定常の監視操作モードでは、ＯＰＣサーバ６からのリアルタイムデータを参照してデータ処理手段３０１に供給し、監視操作手段３０６の異常検知ロジックにより監視操作する。この監視操作機能は、従来装置と同一である。

切り替え手段３０８は、異常検知ロジックの検証モードでは、データ処理手段３０１からの指令で切り替え操作され、リプレイサーバ２００からの仮想リアルタイムデータを参照してデータ処理手段３０１に入力し、このデータがロジック検証手段３０４に供給されて、異常検知ロジックの検証が実行される。

図３は、図４と対比して示した本発明の異常検知ロジックの検証プロセスを示す遷移図である。本発明の特徴点は、従来の仮想環境でのロジック検証ではなく、実プラントで発生した事象をそのまま保持したヒストリカルデータを利用したロジック検証であり、従来装置のようなロジック検証用の仮想環境を作成する必要がない。

本発明のＯＰＣクライアントにおける切り替え手段３０８は、プラント運転を監視するためのリアルタイムデータをＯＰＣ ＤＡインターフェースのＯＰＣサーバ６より取得し、ロジック検証のためのヒストリカルデータを元にした仮想リアルタイムデータを同じくＯＰＣ ＤＡインターフェースのリプレイサーバ２００から取得するために、データの切り替えに必要な処理は、単純な切り替え操作のみで完結する。

即ち、ＯＰＣクライアントは、同一のＯＰＣ ＤＡインターフェースを介して取得するリアルタイムデータ及びヒストリカルデータの差を意識する必要がないシームレスな切り替え環境を実現することが可能であり、切り替えによるロジック自体の修正も発生しない。

本発明では、リプレイサーバ２００はヒストリアンからＯＰＣ ＨＤＡインターフェースで提供されたヒストリカルデータを、任意の開始点を起点とした瞬時値としてＯＰＣ ＤＡインターフェースでＯＰＣクライアント３００に提供する。この場合、同一の開始点を起点とすることで、ＯＰＣクライアント３００は何度でもリプレイ参照することができる。

又、リプレイサーバ２００は、時系列に対して速度可変で仮想リアルタイムデータをＯＰＣクライアント３００提供することも可能である。このようなデータ提供機能を利用してＯＰＣクライアント側では、異常検知ロジックの作成シミュレータとして、ロジック作成作業にも利用することが可能である。

図１に示した実施形態では、ＯＰＣサーバ６，ヒストリアン１００，リプレイサーバ２００を夫々独立の機能ブロックで示したが、ＯＰＣサーバ６とヒストリアン１００を同一パソコン環境で実現することも可能である。

更にこれら３者を一体のパソコン環境で実現することも可能である。この場合はリアルタイムデータに対するＯＰＣ ＤＡインターフェースと、仮想リアルタイムデータに対するＯＰＣ ＤＡインターフェースを個別に形成する必要がある。

本発明を適用したプロセスデータ収集装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。 リプレイサーバのデータ変換動作を説明する模式図である。 本発明装置の異常検知ロジックの検証プロセスを示す遷移図である。 従来装置の異常検知ロジックの検証プロセスを示す遷移図である。 従来のプロセスデータ収集装置の一例を示す機能ブロック図である。 監視操作手段における異常検知ロジックの表示画面例である。

符号の説明

１ 上位装置
２ 制御バス
３ 制御装置
４ Ｉ／Ｏバス
５ フィールド機器
６ ＯＰＣサーバ
８ 汎用通信バス
１００ ヒストリアン
２００ リプレイサーバ
３００ ＯＰＣクライアント
３０１ データ処理手段
３０２ 異常ロジック作成手段
３０４ ロジック検証手段
３０５ 評価修正手段
３０６ 監視操作手段
３０７ 表示手段
３０８ 切り替え手段

Claims (6)

1. プロセスデータを収集し、収集したデータをリアルタイムデータとしてＯＰＣクライアントに提供するＯＰＣサーバと、前記リアルタイムデータの所定期間にわたる過去データであるヒストリカルデータを保持するヒストリアンとを備えたプロセスデータ収集装置において、
   前記ヒストリアンよりヒストリカルデータを取得し、これを定周期で読み出し仮想リアルタイムデータとして前記ＯＰＣクライアントに渡すリプレイサーバを備えたことを特徴とするプロセスデータ収集装置。
2. 前記ＯＰＣクライアントは、前記ＯＰＣサーバからのリアルタイムデータと前記リプレイサーバからの仮想リアルタイムデータを選択的に参照する切り替え手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のプロセスデータ収集装置。
3. 前記ＯＰＣクライアントは、前記リプレイサーバより取得する仮想リアルタイムデータデータに基づいて、あらかじめ作成された異常検知ロジックを検証するロジック検証手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のプロセスデータ収集装置。
4. 前記ＯＰＣクライアントは、前記異常検知ロジックにより前記リアルタイムデータを監視すると共に異常に対する操作指令を前記ＯＰＣサーバを経由してプラント側に発信する操作監視手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載のプロセスデータ収集装置。
5. 前記ヒストリアンより前記リプレイサーバに渡されるヒストリカルデータは、ＯＰＣ ＨＤＡインターフェースに準拠していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のプロセスデータ収集装置。
6. 前記ＯＰＣサーバ及び前記リプレイサーバより前記ＯＰＣクライアントへ渡されるデータは、ＯＰＣ ＤＡインターフェースに準拠していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のプロセスデータ収集装置。
   

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