JP2006185291A - フィールド機器管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】 指定したフィールド機器のパラメータを継続的に収集し、それら収集したパラメータを活用することにより、信頼性の高いフィールド機器の診断ができるフィールド機器管理システムを実現する。
【解決手段】 フィールド機器を統合的に管理するフィールド機器管理システムに関するものである。
フィールド機器のパラメータを継続的に収集するデータ収集手段と、パラメータを順次保存していくフィールド機器データベースと、フィールド機器データベースに保存されているパラメータを使用してフィールド機器の診断を行う診断手段とを設けた。

【選択図】 図１

Description

本発明は、フィールド機器を統合的に管理するフィールド機器管理システムに関するものである。

プラント・工場では、計装や制御にコンピュータを利用する管理システムを構築し、操業中のライフサイクルコストを最小限に抑える。この管理システムは、過去には中央計算機による集中型システムから始まり、マイクロプロセッサの出現により分散化システムに移行し、次いで、適材適所に使用できる統合化システムへと発展し、現在に至っている。最近の統合化システムは、インテリジェント化されたフィールド機器、多様な制御管理機能、及び、デジタル通信可能なフィールドバスを有することにより、フィールド情報を迅速に把握し、プラント運営に役立っている。

ＦＦ−１，ＨＡＲＴ，Ｐｒｏｆｉｂｕｓ等のデジタル通信をサポートするフィールド機器は、内部に多くのパラメータを保持している。そのうち、特定のパラメータの値の変化を診断することにより、フィールド機器の故障を予測することが可能である。

図２は、従来のフィールド機器管理システムの構成図である。
フィールド機器１の診断をする場合、診断手段２からの要求により診断を行っている間のみフィールド機器１のパラメータの収集を行い、そのパラメータの値を確認することによりフィールド機器１の状態を解析していた。
ここで、フィールド機器１のみを図示しているが、フィールド機器は１台に限られるものではない。

従来のフィールド機器管理システムの構成を示したものとして、例えば特許文献１に記載されたものがあった。
特開２００３−１８６５２９号公報

しかし、図２の従来例では次の問題点があった。
フィールド機器に対して診断を行っている間だけフィールド機器のパラメータを収集していたので、過去のパラメータの値の変化を把握することができなかった。
また、診断時に収集したパラメータだけでは、過去の同種機器の故障やプロセスアラーム履歴等との関連を統計的、総合的に判断し、診断することは困難であった。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、指定したフィールド機器のパラメータを継続的に収集し、それら収集したパラメータを活用することにより、信頼性の高いフィールド機器の診断ができるフィールド機器管理システムを実現することを目的とする。

このような課題を達成するために、本発明は次のとおりの構成になっている。
（１）フィールド機器を統合的に管理するフィールド機器管理システムにおいて、
フィールド機器のパラメータを継続的に収集するデータ収集手段と、
前記パラメータを順次保存していくフィールド機器データベースと、
前記フィールド機器データベースに保存されている前記パラメータを使用して前記フィールド機器の診断を行う診断手段と、
を有することを特徴とするフィールド機器管理システム。

（２）前記データ収集手段は、前記フィールド機器の動作を制御する制御手段に前記フィールド機器が認識された時点で前記パラメータを継続的に収集することを特徴とする（１）記載のフィールド機器管理システム。

（３）前記データ収集手段は、前記制御手段に前記フィールド機器が認識されなくなった時点で前記パラメータの収集を中止することを特徴とする（１）又は（２）記載のフィールド機器管理システム。

（４）前記データ収集手段は、収集するパラメータをあらかじめ指定している収集対象パラメータ定義ファイルを読み込むことにより前記フィールド機器データベースに保存する前記パラメータを設定することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載のフィールド機器管理システム。

（５）前記データ収集手段により収集される前記パラメータの種類は、前記フィールド機器毎に変更できることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のフィールド機器管理システム。

（６）前記データ収集手段により収集される前記パラメータの収集周期は、前記フィールド機器毎に変更できることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載のフィールド機器管理システム。

（７）前記制御手段は、前記データ収集手段に対し前記パラメータの収集開始又は収集停止の少なくともいずれかを指示できることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載のフィールド機器管理システム。

（８）前記フィールド機器データベースは、前記パラメータと共に、前記フィールド機器の個体識別子である機器番号と、前記フィールド機器の論理的識別子である機器タグとを保存することを特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載のフィールド機器管理システム。

（９）前記診断手段は、前記フィールド機器を交換した場合において、交換前のフィールド機器と交換後のフィールド機器を論理的に同一機器のデータとするか、別機器のデータとするかを選択して扱うことができることを特徴とする（１）乃至（８）のいずれかに記載のフィールド機器管理システム。

（１０）前記診断手段は、前記フィールド機器データベースより前記パラメータの履歴とともに、前記制御手段により前記フィールド機器の故障又はプロセスアラームの少なくともいずれかの履歴を収集し、これらから前記フィールド機器の診断を行うことを特徴とする（１）乃至（９）のいずれかに記載のフィールド機器管理システム。

（１１）前記診断は、フィールド機器の異常予測であることを特徴とする（１０）記載のフィールド機器管理システム。

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。
指定したフィールド機器のパラメータを継続的に収集するので、必要なときに過去のパラメータの値を分析し、フィールド機器の状態を解析することができる。
また、同種のフィールド機器の過去の故障やプロセスアラーム履歴等と併せて統計的、総合的に判断することが可能となり、信頼性の高いフィールド機器の診断を実現することができる。

以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例を示す構成図である。前出の図と同一のものは同一符号を付ける。
フィールド機器１が制御手段１１に登録された時点で、制御手段１１よりデータ収集手段１２に対してフィールド機器１のパラメータの収集開始が指示される。
ここで、フィールド機器１のみを図示しているが、フィールド機器は１台に限られるものではない。
データ収集手段１２は継続的にフィールド機器１のパラメータを収集し、そのデータはフィールド機器データベース１３で順次保存される。

データ収集手段１２で収集するパラメータの対象は、あらかじめフィールド機器毎に個別に指定されている収集対象パラメータ定義ファイル１４を読み込むことにより設定される。
フィールド機器は、内部に多くのパラメータを保持しており、このうち将来活用できるであろうパラメータを収集対象パラメータ定義ファイル１４で指定しておく。
ここで、フィールド機器のパラメータは、例えば、バルブポジショナーの総ストローク回数、電磁流量計の電極の汚れの度合い、制御には使わない機器の温度等である。

フィールド機器１が取り外し中や、接続されているセグメントがシャットダウン中といった特殊な状態の場合、制御手段１１よりデータ収集手段１２に対して収集停止の指示がされ、収集再開の指示がされるまでデータの収集を停止し、フィールド機器データベース１３に無駄なデータが収集されないようにする。

診断手段１５はフィールド機器１の診断時に、フィールド機器データベース１３に保存されているパラメータを取得する。
フィールド機器データベース１３には、フィールド機器１の過去のパラメータが保存されているので、パラメータの値の経時変化をみることができる。

これにより、パラメータの値が急に変化しているか、徐徐に変化しているか、周期的に変化しているか等のパラメータの履歴から、フィールド機器の現状の状態を把握し、将来の異常予測等をすることができる。
また、同一フィールド機器内の別のパラメータとの関連付けや、他のフィールド機器のパラメータとの関連付けにより、より信頼性の高いフィールド機器の診断、管理をすることができる。

制御手段１１に設定値を与えると、制御手段１１は設定値と制御対象であるプロセスからの測定値との偏差がゼロになるようにフィールド機器１を調整する。制御手段１１は測定値が一定の範囲から外れた場合等にプロセスの異常を検出し、アラームを出力する。
診断手段１５は、制御手段１１よりフィールド機器１の故障やプロセスのアラーム履歴を取得し、フィールド機器データベース１３に保存されているパラメータと関連付けてフィールド機器１の診断、管理をすることができる。
これにより、パラメータの値の変化と故障等との因果関係が蓄積されていき、さらに信頼性の高いフィールド機器の診断、管理が可能となる。

フィールド機器データベース１３は、フィールド機器１のパラメータと共に、フィールド機器の機器番号と、機器タグとを保存する。
機器番号は、フィールド機器の個体を識別する識別子で、フィールド機器固有の番号である。一方、機器タグは、フィールド機器の論理的な識別子で、フィールド機器の役割等から割り付け、フィールド機器が故障等により交換された場合にも同一の機器タグを割り付け可能である。

フィールド機器１が故障等により交換された場合、診断手段１５は、フィールド機器１を診断する際に、フィールド機器データベース１３のデータを以前のフィールド機器と交換後のフィールド機器について、論理的に同一フィールド機器のデータとして扱うか、別々のデータとして扱うかを選択することができる。
フィールド機器のパラメータは、周囲環境、経過時間、フィールド機器の製造ロット等さまざまな要因によって変化するので、それぞれの要因毎にフィールド機器データベース１３に保存されているデータを有効に活用することができる。

収集パラメータ設定手段１６によりデータ収集手段１２で収集するパラメータの種類を個別に変更することができる。診断手段１５によりフィールド機器データベース１３のデータを解析した結果、他のパラメータが必要となった場合等に有効である。
また、収集パラメータ設定手段１６によりデータ収集手段１２でパラメータを収集する周期を個別に変更することができる。フィールド機器データベース１３の容量は有限であるので、パラメータ毎に適切なデータ収集周期を設定し、フィールド機器データベース１３を有効に使用することができる。
また、診断装置１５による診断の結果、フィールド機器１のパラメータの値に一定の傾向が現れた時点で、その後より詳しく診断するためにパラメータを収集する周期を短くする場合等にも有効に使用することができる。

本発明の一実施例を示す構成図である。 従来のフィールド機器管理システムの構成図である。

符号の説明

１ フィールド機器
１１ 制御手段
１２ データ収集手段
１３ フィールド機器データベース
１４ 収集対象パラメータ定義ファイル
１５ 診断手段

Claims (11)

1. フィールド機器を統合的に管理するフィールド機器管理システムにおいて、
   フィールド機器のパラメータを継続的に収集するデータ収集手段と、
   前記パラメータを順次保存していくフィールド機器データベースと、
   前記フィールド機器データベースに保存されている前記パラメータを使用して前記フィールド機器の診断を行う診断手段と、
   を有することを特徴とするフィールド機器管理システム。
2. 前記データ収集手段は、前記フィールド機器の動作を制御する制御手段に前記フィールド機器が認識された時点で前記パラメータを継続的に収集することを特徴とする請求項１記載のフィールド機器管理システム。
3. 前記データ収集手段は、前記制御手段に前記フィールド機器が認識されなくなった時点で前記パラメータの収集を中止することを特徴とする請求項１又は２記載のフィールド機器管理システム。
4. 前記データ収集手段は、収集するパラメータをあらかじめ指定している収集対象パラメータ定義ファイルを読み込むことにより前記フィールド機器データベースに保存する前記パラメータを設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のフィールド機器管理システム。
5. 前記データ収集手段により収集される前記パラメータの種類は、前記フィールド機器毎に変更でき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フィールド機器管理システム。
6. 前記データ収集手段により収集される前記パラメータの収集周期は、前記フィールド機器毎に変更できることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のフィールド機器管理システム。
7. 前記制御手段は、前記データ収集手段に対し前記パラメータの収集開始又は収集停止の少なくともいずれかを指示できることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のフィールド機器管理システム。
8. 前記フィールド機器データベースは、前記パラメータと共に、前記フィールド機器の個体識別子である機器番号と、前記フィールド機器の論理的識別子である機器タグとを保存することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のフィールド機器管理システム。
9. 前記診断手段は、前記フィールド機器を交換した場合において、交換前のフィールド機器と交換後のフィールド機器を論理的に同一機器のデータとするか、別機器のデータとするかを選択して扱うことができることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のフィールド機器管理システム。
10. 前記診断手段は、前記フィールド機器データベースより前記パラメータの履歴とともに、前記制御手段により前記フィールド機器の故障又はプロセスアラームの少なくともいずれかの履歴を収集し、これらから前記フィールド機器の診断を行うことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のフィールド機器管理システム。
11. 前記診断は、フィールド機器の異常予測であることを特徴とする請求項１０記載のフィールド機器管理システム。
    

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