JP2007293553A

JP2007293553A - フィールド機器診断システムおよびフィールド機器診断方法

Info

Publication number: JP2007293553A
Application number: JP2006119969A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Okada; 智岡田
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2006-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2007-11-08

Abstract

【課題】個別のプログラムを作成するユーザの負担を排除しつつ、フィールド機器の環境に応じた適切な診断を実行できるフィールド機器診断システムおよびフィールド機器診断方法を提供する。
【解決手段】診断アルゴリズム格納手段５１は、フィールド機器１の機種ごとに定義された診断アルゴリズムを機種に対応付けて格納する。パラメータ記憶手段５２は、診断アルゴリズムで使用するパラメータを、個々のフィールド機器１に対応付けて記憶する。診断手段５３は、診断対象となるフィールド機器１の機種に対応づけられた診断アルゴリズムおよび診断対象となるフィールド機器１に対応付けられたパラメータを、診断アルゴリズム格納手段５１およびパラメータ記憶手段５２からそれぞれ取得し、その診断アルゴリズムおよびパラメータを用いて当該診断対象であるフィールド機器１の状態を診断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラントで使用されるフィールド機器の状態を診断するフィールド機器診断システムに関する。

プラントで使用されるフィールド機器の劣化診断や故障診断を行うフィールド機器診断システムが知られている。図４に示すように、フィールド機器１，１，・・・およびフィールド機器診断システム９は、フィールド通信ネットワーク７を介して互いに接続され、フィールド機器診断システム９はフィールド機器１，１，・・・が保有するデータを、フィールド通信ネットワーク７を介して取得することができる。

このようなフィールド機器診断システム９には、フィールド機器１の機種および診断内容に対応するプログラム９１，９２，９３，・・・が実装され、対応するプログラムを用いることで、各フィールド機器１に対する診断が可能となる。

インテリジェント化されたフィールド機器を対象とするデータベース収集管理機能及び保全管理機能から成るプラント信頼性管理機能を有する統合管理システム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２００２−４１１３９号公報

しかし、従来のフィールド機器診断システムでは、フィールド機器１の機種や診断内容に応じてシステムのユーザ側で個別にプログラムを開発する必要があり、そのプログラミング作業が負担となっている。例えば、機種が異なる２つの圧力センサのカプセル温度を測定して、導圧管のスチームトレースの不具合を検出する診断を行う場合、機種間でカプセル温度を示すデータ形式が異なるため、ユーザ側で２つの診断プログラムを個々に開発する必要があり、負担が大きい。

また、診断対象となっているフィールド機器の数だけのプログラムを並列的に実行する必要があり、システムのハードウェア資源の利用効率が低いという問題もある。

本発明の目的は、個別のプログラムを作成するユーザの負担を排除しつつ、フィールド機器の環境に応じた適切な診断を実行できるフィールド機器診断システムおよびフィールド機器診断方法を提供することにある。

本発明のフィールド機器診断システムは、プラントで使用されるフィールド機器の状態を診断するフィールド機器診断システムにおいて、フィールド機器の機種ごとに定義された診断アルゴリズムを、機種に対応付けて格納する診断アルゴリズム格納手段と、前記診断アルゴリズムで使用するパラメータを、個々のフィールド機器に対応付けて記憶するパラメータ記憶手段と、診断対象となるフィールド機器の機種に対応づけられた前記診断アルゴリズムおよび前記診断対象となるフィールド機器に対応付けられた前記パラメータを、前記診断アルゴリズム格納手段および前記パラメータ記憶手段からそれぞれ取得し、その前記診断アルゴリズムおよび前記パラメータを用いて当該診断対象であるフィールド機器の状態を診断する診断手段と、を備えることを特徴とする。
このフィールド機器診断システムによれば、フィールド機器の機種ごとに定義された診断アルゴリズムを、機種に対応付けて格納するので、個別のプログラムを作成する必要がない。また、診断アルゴリズムで使用する、個々のフィールド機器に対応付けて記憶されたパラメータを使用してフィールド機器の状態を診断するので、フィールド機器の環境に応じた適切な診断を実行できる。

前記パラメータを前記パラメータ記憶手段に記憶させるためのユーザの操作を受け付ける操作受付手段を備えてもよい。

前記診断アルゴリズムは、前記フィールド機器または前記フィールド機器診断システムの開発者側で前記診断アルゴリズム格納手段に格納されてもよい。

本発明のフィールド機器診断方法は、プラントで使用されるフィールド機器の状態を診断するフィールド機器診断方法において、フィールド機器の機種ごとに定義された診断アルゴリズムを、機種に対応付けて格納するステップと、前記診断アルゴリズムで使用するパラメータを、個々のフィールド機器に対応付けて記憶するステップと、診断対象となるフィールド機器の機種に対応づけられた前記診断アルゴリズムおよび前記診断対象となるフィールド機器に対応付けられた前記パラメータをそれぞれ取得し、その前記診断アルゴリズムおよび前記パラメータを用いて当該診断対象であるフィールド機器の状態を診断するステップと、を備えることを特徴とする。
このフィールド機器診断方法によれば、フィールド機器の機種ごとに定義された診断アルゴリズムを、機種に対応付けて格納するので、個別のプログラムを作成する必要がない。また、診断アルゴリズムで使用する、個々のフィールド機器に対応付けて記憶されたパラメータを使用してフィールド機器の状態を診断するので、フィールド機器の環境に応じた適切な診断を実行できる。

前記パラメータを記憶するステップは、ユーザの操作に従って実行されてもよい。

前記診断アルゴリズムは、前記フィールド機器または前記フィールド機器診断システムの開発者側で格納されてもよい。

本発明のフィールド機器診断システムによれば、フィールド機器の機種ごとに定義された診断アルゴリズムを、機種に対応付けて格納するので、個別のプログラムを作成する必要がない。また、診断アルゴリズムで使用する、個々のフィールド機器に対応付けて記憶されたパラメータを使用してフィールド機器の状態を診断するので、フィールド機器の環境に応じた適切な診断を実行できる。

本発明のフィールド機器診断方法によれば、フィールド機器の機種ごとに定義された診断アルゴリズムを、機種に対応付けて格納するので、個別のプログラムを作成する必要がない。また、診断アルゴリズムで使用する、個々のフィールド機器に対応付けて記憶されたパラメータを使用してフィールド機器の状態を診断するので、フィールド機器の環境に応じた適切な診断を実行できる。

以下、図１〜図３を参照して、本発明によるフィールド機器診断システムの一実施形態について説明する。

図１は、本実施形態のフィールド機器診断システムが適用されるフィールド機器管理システムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、フィールド機器管理システムは、プラントで使用されるフィールド機器１，１，・・・を管理するための機器管理部２と、機器管理部２で用いる種々のデータを格納する機器管理データ格納部３と、フィールド機器１，１，・・・の状態の診断を行うための端末装置５と、を備える。

図１に示すように、機器管理部２、機器管理データ格納部３および端末装置５はネットワーク６を介して互いに接続され、フィールド機器１，１，・・・はフィールドバス通信ネットワーク７を介して、ネットワーク６に接続される。

機器管理部２は、フィールド機器１の新規登録や、フィールド機器１の履歴、あるいは保全計画の記録等、機器管理データ格納部３への機器管理に関するデータの格納を行う。また、機器管理部２は、フィールド機器１，１，・・・から機器管理に必要なデータを取得し、ユーザにそのデータを提示する機能等を有する。

端末装置５は、フィールド機器の機種ごとに定義された診断アルゴリズムを機種に対応付けて格納する診断アルゴリズム格納手段５１と、上記診断アルゴリズムで使用するパラメータを、個々のフィールド機器に対応付けて記憶するパラメータ記憶手段５２と、診断対象となるフィールド機器の機種に対応づけられた診断アルゴリズムおよび診断対象となるフィールド機器に対応付けられたパラメータを、診断アルゴリズム格納手段５１およびパラメータ記憶手段５２からそれぞれ取得し、その診断アルゴリズムおよびパラメータを用いて当該診断対象であるフィールド機器の状態を診断する診断手段５３と、パラメータをパラメータ記憶手段５２に記憶させるためのユーザの操作を受け付ける操作受付手段５４と、を構成するコンピュータである。

端末装置５には、診断手段５３としての処理を実行するための、プログラムが実装されている。プログラムは上記診断アルゴリズムに対応して用意され、診断手段５３は、所定のプログラムと上記パラメータを組み合わせることで、所定の診断を実行する。

なお、本実施形態では、診断アルゴリズム格納手段５１、パラメータ記憶手段５２、診断手段５３および操作受付手段５４を端末装置５により構成しているが、複数のコンピュータを用いてこれらの手段を構成してもよい。

図２（ａ）は、診断アルゴリズム格納手段５１に格納されるデータのデータ構成を示す図である。

図２（ａ）に示すように、診断アルゴリズム格納手段５１には、フィールド機器１のモデル（機種）と、そのモデルで使用される診断アルゴリズムとを対応付けるテーブル５１ａが格納される。図２（ａ）に示すテーブル５１ａの例では、「モデルＡ」，「モデルＢ」，・・・「モデルＫ」に対し、「アルゴリズム０１」，「アルゴリズム０２」，・・・「アルゴリズム２７」が対応付けられている。

診断アルゴリズムは、診断の具体的手法の枠組みを定めるアルゴリズムであり、その内容はフィールド機器管理システムを提供するシステムの開発者側で予め定義され、端末装置３に対応するプログラムが実装されている。例えば、各診断アルゴリズムとして、データ値の上下限値を用いた異常診断、データ値の１次近似による上下限値予測による異常診断などの手法が定義される。

各モデルに対し定義される診断アルゴリズムは１つとは限らず、１つのモデルに対して複数の診断アルゴリズムを対応付けることもできる。例えば、図２（ａ）に示すように、「モデルＡ」に対して２つの診断アルゴリズム、すなわち、「アルゴリズム０１」および「アルゴリズム０２」が対応付けられている。

このように、本実施形態では、システムの開発者側で診断手法の枠組みを診断アルゴリズムとして提供しているので、フィールド機器診断システムのユーザが、フィールド機器の診断のためのプログラムを新たに作成する必要がない。

図２（ｂ）は、パラメータ記憶手段５２に格納されるデータのデータ構成を示す図である。

図２（ｂ）に示すように、パラメータ記憶手段５２には、フィールド機器１ごとに、各診断アルゴリズムで使用されるパラメータ群の値を規定するテーブル５２ａが格納される。

テーブル５２ａにおいて、「パラメータ群」は、対応する診断アルゴリズムで使用されるパラメータ群のそれぞれのパラメータの値を定義している。パラメータは、例えば、各診断アルゴリズムで用いられるデータ値の上限値や下限値、異常診断のためのサンプリング個数、異常と診断された場合の事前アラーム発生までの時間等が該当する。

図２（ｂ）に示す例では、モデルＡである「機器Ａ１」に対し、「アルゴリズム０１」による診断が行われる場合に使用されるパラメータの値として、「パラメータ群０１１」が対応付けられている。同様に、「機器Ａ１」に対し、「アルゴリズム０２」による診断が行われる場合に使用されるパラメータの値として、「パラメータ群０２１」が対応付けられている。

また同様に、モデルＡである「機器Ａ２」に対し、「アルゴリズム０１」による診断が行われる場合に使用されるパラメータの値として、「パラメータ群０１２」が対応付けられている。同様に、「機器Ａ２」に対し、「アルゴリズム０２」による診断が行われる場合に使用されるパラメータの値として、「パラメータ群０２２」が対応付けられている。

このように、「パラメータ群」はフィールド機器ごとに定義され、同一モデル、同一アルゴリズムであっても、フィールド機器によってパラメータの値を異ならせることができる。

上記のように、操作受付手段５４は、パラメータ群をパラメータ記憶手段５２に記憶させるためのユーザの操作を受け付ける。したがって、フィールド機器管理システムのユーザは、プラントにおける各フィールド機器１の実際の使用状況に応じて、パラメータ値を自由に設定できる。パラメータの値は、個々のフィールド機器に応じてユーザによりカスタマイズドされる。

図３は、本実施形態のフィールド機器診断システムにおけるフィールド機器の診断時の動作手順を示すフローチャートである。この手順は、端末装置３の制御に基づいて実行される。

図３のステップＳ１では、診断対象となるフィールド機器１を取得する。ステップＳ１で取得される診断対象はユーザの指示に従ってもよく、あるいは、予め規定された周期的診断の診断順序に即して、診断対象が自動的に決められてもよい。ここでは、例えば、診断対象となるフィールド機器１として、「機器Ａ１」が取得される。

次に、ステップＳ２では、診断対象となるフィールド機器１のモデルを取得する。例えば、「機器Ａ１」が診断対象である場合、取得されるモデルは「モデルＡ」である。モデルは、診断対象となるフィールド機器１との通信を実行することで取得してもよいし、あるいは、各フィールド機器１とモデルとを対応付けたテーブルを用意し、このテーブルを参照して取得してもよい。

次に、ステップＳ３では、診断アルゴリズム格納手段５１のテーブル５１ａ（図２（ａ））を参照して、ステップＳ２で取得されたモデルに対応付けられた診断アルゴリズムを１つ取得する。例えば、ステップＳ２で「モデルＡ」が取得されている場合、「アルゴリズム０１」または「アルゴリズム０２」が取得される。

次に、ステップＳ４では、パラメータ記憶手段５２のテーブル５２ａ（図２（ｂ））を参照して、診断対象となるフィールド機器１およびステップＳ３で取得されたアルゴリズムに対応するパラメータの値を取得する。例えば、「機器Ａ１」が診断対象であり、適用される診断アルゴリズムが「アルゴリズム０１」であれば、「パラメータ群０１１」として規定される値が、パラメータの値として取得される。

次に、ステップＳ５では、診断手段５３により、診断対象であるフィールド機器１について、所定のプログラムを実行することで、既に取得されている診断アルゴリズムおよびパラメータに従った診断を実行する。

次に、ステップＳ６では、すべての診断アルゴリズムについて診断が終了したか否か判断し、判断が肯定されればステップＳ７へ進み、判断が否定されればステップＳ３へ戻る。例えば、ステップＳ６では、「機器Ａ１」が診断対象である場合、「アルゴリズム０１」および「アルゴリズム０２」の両者について診断が終了したか否か判断する。このように、すべての診断アルゴリズムについて、診断が終了するまで、ステップＳ３〜ステップＳ５の処理が繰り返される。

ステップＳ７では、必要に応じ、診断結果を機器管理部２に通知し、処理を終了する。診断結果の通知を受けた場合、機器管理部２は診断結果を機器管理データ格納部３に格納する。これにより、例えば、診断結果が異常を示す場合に、その情報が機器管理データ格納部３に格納されることになる。

各診断アルゴリズムで使用されるパラメータの初期値を、予めシステムの開発者側で定め端末装置３に保存してもよい。この場合、ユーザが操作受付手段５４を介してパラメータ群をパラメータ記憶手段５２に記憶させるまでの間、パラメータの値としてこの初期値が用いられる。

また、操作受付手段５４を介して設定可能なパラメータの値の範囲を、システムの開発者側で予め制限してもよい。これにより、パラメータの値の誤設定を防止できる。

以上のように、本実施形態のフィールド機器診断システムによれば、診断アルゴリズムが診断アルゴリズム格納手段５１に格納されているので、機器の診断を行うための個別のプログラムをユーザが作成する必要がない。ユーザは各フィールド機器１に適したパラメータの値を設定するだけで、各フィールド機器１に対する適切な診断が可能となる。

また、ユーザはフィールド機器１の使用状況等に応じて、自由にパラメータの値を設定できるので、各フィールド機器１に最適な条件での診断が可能となる。システムの開発者は、診断手法の枠組みを診断アルゴリズムとして提供することができ、パラメータの最適化はプラントの状況を把握しているユーザに委ねることが可能となる。このため、診断アルゴリズムを効果的に利用することが可能となる。上記診断アルゴリズムとして規定される範囲、およびユーザがカスタマイズ可能なパラメータとして規定される範囲は任意に設定できる。診断アルゴリズムとして規定される範囲を拡大すれば、ユーザの作業をより軽減できる可能生があるが、パラメータとして規定される範囲を拡大すれば、フィールド機器に対する診断内容に、より柔軟性を与えることが可能となる。

以下、フィールド機器における診断内容例を列挙する。ただし、本発明の適用範囲は、下記の例示に限定されることはない。
（１）電磁流量計
・付着レベルチェック
・稼動時間チェック
（２）渦流量計
・センサ信号比チェック
安定度チェック
（３）差圧伝送器
・導圧管のつまり診断
スチームトレース監視
ゼロ点管理
（４）バルブポジショナ
・消耗度チェック
ポジショナ異常予測
バルブセンサ異常診断
（５）温度伝送器
・センサ異常チェック
稼動時間チェック
インピーダンスチェック
（６）液体分析計（ｅｗ）ＰＨ計
・電極汚れチェック
（７）ＳＣ（導電率）計
・極性化、汚れ、分極チェック
（８）ＺＲ（ガス分析）計
・セル健康度チェック、寿命チェック
（９）ＡＶ（アベレージ）コンバータ
・セル健康度チェック（フィルタつまりチェック）

以上説明したように、本発明のフィールド機器診断システムによれば、フィールド機器の機種ごとに定義された診断アルゴリズムを、機種に対応付けて格納するので、個別のプログラムを作成する必要がない。また、診断アルゴリズムで使用する、個々のフィールド機器に対応付けて記憶されたパラメータを使用してフィールド機器の状態を診断するので、フィールド機器の環境に応じた適切な診断を実行できる。

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、プラントで使用されるフィールド機器の状態を診断するフィールド機器診断システムおよびフィールド機器診断方法に対し、広く適用することができる。

本実施形態のフィールド機器診断システムが適用されるフィールド機器管理システムの構成を示すブロック図。データ構成を示す図であり、（ａ）は、診断アルゴリズム格納手段に格納されるデータのデータ構成を示す図、（ｂ）は、パラメータ記憶手段に格納されるデータのデータ構成を示す図。本実施形態のフィールド機器診断システムにおけるフィールド機器の診断時の動作手順を示すフローチャート。従来のフィールド機器診断システムの構成を示すブロック図。

符号の説明

５端末装置
５１診断アルゴリズム格納手段
５２パラメータ記憶手段
５３診断手段
５４操作受付手段

Claims

プラントで使用されるフィールド機器の状態を診断するフィールド機器診断システムにおいて、
フィールド機器の機種ごとに定義された診断アルゴリズムを、機種に対応付けて格納する診断アルゴリズム格納手段と、
前記診断アルゴリズムで使用するパラメータを、個々のフィールド機器に対応付けて記憶するパラメータ記憶手段と、
診断対象となるフィールド機器の機種に対応づけられた前記診断アルゴリズムおよび前記診断対象となるフィールド機器に対応付けられた前記パラメータを、前記診断アルゴリズム格納手段および前記パラメータ記憶手段からそれぞれ取得し、その前記診断アルゴリズムおよび前記パラメータを用いて当該診断対象であるフィールド機器の状態を診断する診断手段と、
を備えることを特徴とするフィールド機器診断システム。
前記パラメータを前記パラメータ記憶手段に記憶させるためのユーザの操作を受け付ける操作受付手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のフィールド機器診断システム。
前記診断アルゴリズムは、前記フィールド機器または前記フィールド機器診断システムの開発者側で前記診断アルゴリズム格納手段に格納されることを特徴とする請求項１または２に記載のフィールド機器診断システム。
プラントで使用されるフィールド機器の状態を診断するフィールド機器診断方法において、
フィールド機器の機種ごとに定義された診断アルゴリズムを、機種に対応付けて格納するステップと、
前記診断アルゴリズムで使用するパラメータを、個々のフィールド機器に対応付けて記憶するステップと、
診断対象となるフィールド機器の機種に対応づけられた前記診断アルゴリズムおよび前記診断対象となるフィールド機器に対応付けられた前記パラメータをそれぞれ取得し、その前記診断アルゴリズムおよび前記パラメータを用いて当該診断対象であるフィールド機器の状態を診断するステップと、
を備えることを特徴とするフィールド機器診断方法。
前記パラメータを記憶するステップは、ユーザの操作に従って実行されることを特徴とする請求項４に記載のフィールド機器診断方法。
前記診断アルゴリズムは、前記フィールド機器または前記フィールド機器診断システムの開発者側で格納されることを特徴とする請求項４または５に記載のフィールド機器診断方法。