JP2007286707A - 機器診断システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は機器診断システムに関し、フィールド機器の適正かつ効率的な診断を行なうことができる機器診断システムを提供することを目的としている。
【解決手段】機器１のパラメータをデータ収集手段５により収集して、その収集結果を基に機器６の診断を行なう機器診断システムにおいて、前記機器６から収集したパラメータに基づいて機器６の診断を行ない、異常を検知した時に、異常検知の感度を高くなる方向に変化させる機器状態制御手段１１と、前記機器６のパラメータの収集のしかたを定めた収集レシピ４ｂを記憶する診断データベース部４と、を設けて構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は機器診断システムに関し、更に詳しくはプラントで使用されるフィールド機器等の異常を検出する機器診断システムに関する。

フィールド機器や付属設備の故障は、時としてプラントに大きな被害をもたらすことができる。従って、ユーザはフィールド設備が故障して使用できなくなってしまう前に、その予兆を知りたいという要求がある。例えば、Foundation Fieldbusや、HART、Profibus等のフィールドバス等のデジタル通信をサポートするフィールド機器は、その内部に多くのパラメータ、例えば温度，圧力，流量等を有している。これらパラメータを定期的にユーザがチェックし、フィールドの状態を監視して設備保全作業を行なっている。

図３は従来システムの構成例を示すブロック図である。図において、１はユーザ２からの診断の操作を受けて、診断の起動、停止を行ない、その結果を表示部に表示してユーザ２に参照させる診断表示操作部である。該診断表示操作部１は、各種の情報を表示する表示部と、各種のコマンド等を入力するＧＵＩ（Graphical User Interface）等の入力操作部とから構成されている。３は、診断表示操作部１からの起動信号を受けて、フィールド機器のパラメータを収集して、その診断と処理を行なう診断制御部である。

３ａは診断データベース（後述）より収集データを参照し、診断処理を実行すると共に、フィールド機器の異常を検知すると、アラームを診断表示操作部１に通知する診断処理部である。図では、診断処理部Ａと診断処理部Ｂとが示されているが、処理の数はこれに限るものではない。４はフィールド機器から収集された診断情報を記憶する診断データベース部である。４ａは収集ポイント定義である。ここで、収集ポイント定義とは、どのような機器からどのようなパラメータを収集するか、その収集の周期、測定ポイント等のデータの集合体である。図では、収集ポイント定義Ａと収集ポイント定義Ｂとが示されているが、収集ポイント定義の数はこれに限るものではない。

５は診断制御部３からの指令に基づき、診断データベース４の収集ポイント定義を参照してその参照結果に基づいてフィールド機器からパラメータ（データ）を収集するデータ収集部である。６はフィールド機器である。前記データ収集部５は、診断データベース部４より収集ポイント定義を参照し、フィールド機器６からパラメータの瞬時値を収集する。そして、取得したパラメータはデータとして診断データベース４に保存する。

診断制御部３は、診断データベース部４にアクセスし、該診断データベース部４に記憶されている収集データを参照し、参照したデータと所定の閾値とを比較することにより、当該フィールド機器６の動作が正常であるか異常であるかの診断を行なう。診断結果が異常である場合には、診断表示操作部１に対してアラーム通知を行なう。ユーザ２は、このアラーム通知を表示部で確認すると、必要なメンテナンスを行なう。

従来のこの種システムとしては、フィールドに点在するフィールド機器のデータを収集してデータベースを作成し、該データベースを診断プログラムによりアクセスしてフィールド機器を診断するデータ収集システムが知られている（例えば特許文献１参照）
特開２００５−３２０８６号公報（段落００２２〜００３４、図１〜図３）

前述したように、フィールド機器６の診断では、収集ポイント定義に基づいて定期的にパラメータを収集し、診断処理部３ａがチェックを行ない異常を検知すれば、診断表示操作部１にアラームを通報するという一連の動作を行なう。しかしながら、フィールド機器６が瞬時値として検出したデータが異常であるか否かという判別は難しく、しばしば突発的な要因で一時的に異常なデータを検知するということが現場では起こりうる。例えば、現場のドアの開け閉めによりノイズが発生する場合や、測定対象の物性変動により閾値が一定でなくなる場合が起こりうる。

このような曖昧な状態を異常として検知することは、アラームの洪水を生み出す要因となる。このような場合に、適切な診断結果を得るためには、診断の感度を手動で調節する必要があり、ユーザの負担は大きなものとなる。また、診断の感度を上げるにはパラメータの収集周期を短くする必要があるが、診断対象の規模が大きくなると、パラメータを収集する通信リソースの確保が問題となる。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、フィールド機器の適正かつ効率的な診断を行なうことができる機器診断システムを提供することを目的としている。

（１）請求項１記載の発明は、機器のパラメータをデータ収集手段により収集して、その収集結果を基に機器の診断を行なう機器診断システムにおいて、前記機器から収集したパラメータに基づいて機器の診断を行ない、異常を検知した時に、異常検知の感度を高くなる方向に変化させる機器状態制御手段と、前記機器のパラメータの収集のしかたを定めた収集レシピを記憶する診断データベース部と、を設けたことを特徴とする。
（２）請求項２記載の発明は、前記機器状態制御手段は、機器の異常を検知すると異常処理モードに入り、自分自身の実行周期を短くする処理と、収集レシピの内容を更新する処理と、収集対象とするパラメータのバリエーションを増やす処理の内の少なくとも一つを実行するようにしたことを特徴とする。
（３）請求項３記載の発明は、前記データ収集手段は、前記診断データベース部より収集したレシピを参照して機器のパラメータを収集することを特徴とする。
（４）請求項４記載の発明は、前記機器状態制御手段は、異常を検知した時に、前記診断データベース部に保存する収集レシピの更新及び新規作成の少なくとも一方を行なうことを特徴とする。
（５）請求項５記載の発明は、前記機器状態制御手段は、異常を検知してから異常状態が所定期間継続しない時は、前記異常処理モードを段階的に解除していくことを特徴とする。（６）請求項６記載の発明は、前記異常処理モードに入ると、前記機器状態制御手段の診断結果を表示する表示手段を有することを特徴とする。
（７）請求項７記載の発明は、前記収集レシピには、収集するパラメータの名前、個数、種類、収集周期の少なくとも一つが記述されることを特徴とする。
（８）請求項８記載の発明は、前記表示手段は、異常処理モードへの切り替え回数と異常処理モードの持続時間の少なくともいずれかを表示することを特徴とする。

（１）請求項１記載の発明によれば、異常検知の感度を感度を高める方向に変化させることができる結果、フィールド機器に突発的に生じた異常状態は所定の監視期間の間に消失するのでアラーム通知されなくなり、効率的な診断を行なうことができる。
（２）請求項２記載の発明によれば、異常診断モードに入ったら、診断の実行周期、前記データ収集手段のデータ収集周期及びデータ収集手段が収集するパラメータの種類の少なくとも何れかを変更することにより、異常診断の判断を行ないやすくすることができる。
（３）請求項３記載の発明によれば、異常処理モードに入ったら診断の実行周期を短かくする処理と、収集レシピの内容を更新する処理と、データ収集手段が収集するパラメータのバリエーションを増やす処理の少なくとも一つを実行することにより、機器診断に必要な情報を収集することができる。
（４）請求項４記載の発明によれば、前記診断制御手段は、異常を検知した時に収集レシピの更新及び新規作成の何れかを行なうことにより、収集レシピとして最適なものを使用することができる。
（５）請求項５記載の発明によれば、一定期間異常が無い場合には、段階的に異常処理モードを解除していくようにしたので、フィールド機器をゆっくりと通常の状態に戻していくことができ、好ましい処理を行なうことができる。
（６）請求項６記載の発明によれば、異常処理モードに入った時の機器の診断状態を認識することができる。
（７）請求項７記載の発明によれば、収集レシピとして最適なパラメータを用いることができる。
（８）請求項８記載の発明によれば、ユーザは、診断の警戒状態の「切り替え回数」や「持続時間」といった新しい視点でフィールド設備の状況を把握することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態例を示すブロック図である。図３と同一のものは、同一の符号を付して示す。ここでは機器の異常を検知して必要な処理を行なうシステムをビジラント診断システムと呼ぶことにする。

図において、１はユーザ２からの診断の操作を受けて、診断の起動、停止を行ない、その結果をユーザ２に参照させる診断表示操作部であり、ユーザインターフェイスの機能を有する。該診断表示操作部１は、各種の情報を表示する表示部（図示せず）と、各種のコマンド等を入力するキーボード等の入力操作部（図示せず）とから構成されている。１０は、診断表示操作部１からの起動信号を受けて、フィールド機器のパラメータを収集して、その診断と処理を行なうビジラント診断制御部であり、ビジラント診断処理を一定周期で実行するものである。

該ビジラント診断制御部１０において、１１はフィールド機器６からのパラメータを参照して診断閾値と比較し、その比較結果に基づきフィールド機器６の異常状態を検知すると、異常検知の感度を感度が上がる方向に変化させる機器状態制御手段である。該機器状態制御手段１１は、異常検知の周期を変化させる処理と、収集レシピの内容を変更する処理と、測定パラメータのバリエーションを増加させる処理の少なくとも一つを実行するようになっている。図では、機器状態制御手段Ａと機器状態制御手段Ｂとを示しているが、本発明はこれに限るものではなく、任意の数の機器状態制御手段１１を設けることができる。

４は診断データベース部であり、該診断データベース部４において、４ｂは収集するパラメータの名前や種類、個数や診断の間隔等が記された収集ポイント定義を、データ収集手段５が参照できるようにしたデータの集まりである収集レシピである。該収集レシピ４ｂは機器状態制御手段１１が発行するものである。図では、収集レシピとして、Ａ，Ｂ−１〜Ｂ−３が示されているが、この数に限定されるものではない。

５はビジラント診断制御部１０からの指示に基づき、診断データベース部４の収集レシピ４ｂを参照してその参照結果に基づいてフィールド機器６からパラメータ（データ）を収集するデータ収集手段である。該データ収集手段５は、収集したデータを診断データベース部４に保存する。６はフィールドに設置されたフィールド機器であり、例えば温度測定装置、圧力測定装置、流量測定装置等である。このように構成されたシステムの動作をフローチャートを参照しつつ説明すれば、以下の通りである。

図２は本発明システムの動作の一例を示すフローチャートである。ユーザ２は、診断表示操作部１に対して診断を起動する。機器状態制御手段１１が起動し、収集レシピを発行し、パラメータの収集を開始する（Ｓ１）。次に、機器状態制御手段１１は、ノーマルモードで常駐してパラメータの収集待ちをする（Ｓ２）。機器状態制御手段１１は、パラメータの収集を行ない、パラメータの収集を完了する（Ｓ３）。これによれば、データ収集手段５は診断データベース部４より収集したレシピ４ｂを参照してフィールド機器６のパラメータを収集するので、機器診断に必要な情報を収集することができる。

次に、機器状態制御手段１１は、診断ベース部４を介して送られてくるパラメータを所定の閾値と比較して、異常を検知したかどうかをチェックする（Ｓ４）。異常を検知しない場合には、ステップＳ２に戻りパラメータの収集処理を行なう。異常を検知した場合には、機器状態制御手段１１は、通信リソースの空き状態を調べ、自分自身の実行周期を短縮する処理と、収集レシピの追加、更新をする処理と、収集対象とするパラメータのバリエーションを増やす処理を行なう。この状態を「ビジラントモード（診断実行状態＝警戒中）」と呼ぶことにする。つまり、異常を検知した場合には、機器状態制御手段１１はビジラントモードへ移行し、自分自身の実行周期を短縮し、収集レシピの追加、更新をし、収集対象とするパラメータのバリエーションを増やす（Ｓ５）。

このように、本発明によれば、ビジラント（異常処理）モードに入り、異常状態を検知すると、異常検知周期を短かくする処理と、収集レシピ４ｂの内容を更新する処理と、収集対象とするパラメータのバリエーションを増やす処理の少なくとも一つを実行することにより、機器の状態をより正確に把握することができる。また、本発明によれば、機器状態制御手段１１は、異常を検知した時に収集レシピの更新及び新規作成の何れかを行なうことにより、収集レシピとして最適なものを使用することができる。ここで、収集レシピとしては、収集するパラメータの名前、個数、種類、収集周期等を用いることができ、これらの収集レシピを用いることで、診断対象として最適なパラメータを収集することができる。

機器状態制御手段１１は、ビジラントモードに入ったことをメッセージとして診断表示操作部１に通報する（Ｓ６）。この結果、ビジラントモードに入ったことが診断表示操作部１に表示されるので、ユーザ２は異常処理モードに入ったことを認識して、異常処理モードに入った時のフィールド機器６の状態を把握することができる。

機器状態制御手段１１は、ビジラントモードで常駐してパラメータの収集待ちをする（Ｓ７）。そして、パラメータの収集を行ない、パラメータの収集を完了すると（Ｓ８）、パラメータを所定の閾値と比較して異常があるかどうかチェックする（Ｓ９）。異常がある場合には、ステップＳ７に戻りパラメータの収集待ちをする。異常がない場合には、機器状態制御手段１１は、段階的にビジラントモードを解除していく（Ｓ１０）。ここで、段階的に警戒状態を解除していくとは、異常検知周期を遅くしていき、収集対象とするパラメータのバリエーションを減らしていくことをいう。ここで、ステップＳ１０において、機器状態制御手段１１は、段階的に警戒状態を解除していくにあたり、その度毎に異常があるかどうを判定し、異常がないことを条件に警戒状態を解除していくことになる。このように、本発明によれば、段階的に異常処理モードを解除していくようにしたので、フィールド機器６の状態をゆっくりと通常状態に戻していくことができ、このましい処理を行なうことができる。

ビジラントモードを段階的に解除していくにあたり、ビジラントモード解除の通知を診断表示操作部１に通報する（Ｓ１１）。そして、最終的にはビジラントモードを解除を完了する（Ｓ１２）。ユーザ２は、診断表示操作部１の表示部にビジラントモード解除の表示がなされたら、フィールド機器６の異常状態が解除されたと判断することができる。なお、ユーザ２が診断表示操作部１から診断の停止コマンドを入力すると、この診断停止指令はビジラント診断制御部１０に通知され、該ビジラント診断制御部１０は機器状態制御手段１１に対して指示を送り、指定されたビジラント診断処理を停止させることができる。

ビジラント診断システムは、前記ステップＳ１からステップＳ１２を繰り返すことで、定周期での診断を実施することができる。ビジラントモードが長く続くような場合には、機器状態制御手段１１はその継続時間に応じたアラームを診断表示操作部１に逐次通報する。このアラームには、アラームの連続発行回数や、異常継続期間、それに基づく警戒レベル等を記入する。この結果、ユーザはアラーム情報から、フィールド機器６の状態を把握することができる。本発明によれば、突発的的な異常状態はアラームとして通知されないので、ユーザの負担を軽くすることができ、効率的な診断を行なうことができる。

また、本発明によれば、表示手段（診断表示操作部）１は、異常処理モードへの切り替え回数と異常処理モードの持続時間の少なくともいずれかを表示するようにすることができる。このようにすれば、ユーザは、診断の警戒状態の「切り替え回数」や「持続時間」といった新しい視点でフィールド設備の状況を把握することができる。

診断のビジラントモードが長期化したり、モード切り替えが頻発するような場合には、当該フィールド機器６が満足に稼働できる環境ではない、フィールド機器若しくは付随設備の状態が悪化し、故障しつつある、異常検知のために設定した閾値が適切できない、ということを判断することができ、設備の保全作業を効率的に行なう参考情報とすることができる。

上述の実施の形態例では、フィールド機器を対象とするビジラント診断システムの例を示したが、ビジラント診断システムは、フィールド機器以外も対象とすることができ、例えば別のビジラント診断システムを診断の対象とすることで、新しい診断ソリューションを提供することができる。

ここで、複数のビジラント診断システムを診断の対象とする上位のビジラント診断システムは、よりマクロな視点でシステム全体の診断を担当することができる。
以上、説明したように、本発明によれば、以下のような効果が得られる。
・異常診断システムが自動的に警戒状態の切り替えを行なうことで、突発的な異常の検出を吸収し、不必要なアラームの通報を低減することができる。
・通信リソースの管理を診断システム自身に行わせることで、有限なリソースの配分を効率化することができる。
・ユーザは、診断の警戒状態の「切り替え回数」や「持続時間」といった新しい視点でフィールド設備の状況を把握することができる。

本発明の一実施の形態例を示すブロック図である。 本発明システムの動作の一例を示すフローチャートである。 従来システムの構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 診断表示操作部
２ ユーザ
４ 診断データベース部
４ｂ 収集レシピ
５ データ収集手段
６ フィールド機器
１０ ビジラント診断制御部
１１ 機器状態制御手段

Claims (8)

1. 機器のパラメータをデータ収集手段により収集して、その収集結果を基に機器の診断を行なう機器診断システムにおいて、
   前記機器から収集したパラメータに基づいて機器の診断を行ない、異常を検知した時に、異常検知の感度を高くなる方向に変化させる機器状態制御手段と、
   前記機器のパラメータの収集のしかたを定めた収集レシピを記憶する診断データベース部と、
   を設けたことを特徴とする機器診断システム。
2. 前記機器状態制御手段は、機器の異常を検知すると異常処理モードに入り、自分自身の実行周期を短くする処理と、収集レシピの内容を更新する処理と、収集対象とするパラメータのバリエーションを増やす処理の内の少なくとも一つを実行するようにしたことを特徴とする請求項１記載の機器診断システム。
3. 前記データ収集手段は、前記診断データベース部より収集したレシピを参照して機器のパラメータを収集することを特徴とする請求項１又は２記載の機器診断システム。
4. 前記機器状態制御手段は、異常を検知した時に、前記診断データベース部に保存する収集レシピの更新及び新規作成の少なくとも一方を行なうことを特徴とする請求項３記載の機器診断システム。
5. 前記機器状態制御手段は、異常を検知してから異常状態が所定期間継続しない時は、前記異常処理モードを段階的に解除していくことを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の機器診断システム。
6. 前記異常処理モードに入ると、前記機器状態制御手段の診断結果を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の機器診断システム。
7. 前記収集レシピには、収集するパラメータの名前、個数、種類、収集周期の少なくとも一つが記述されることを特徴とする請求項３乃至６の何れかに記載の機器診断システム。
8. 前記表示手段は、異常処理モードへの切り替え回数と異常処理モードの持続時間の少なくともいずれかを表示することを特徴とする請求項６記載の機器診断システム。

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