JP2008250795A

JP2008250795A - プラント監視システム

Info

Publication number: JP2008250795A
Application number: JP2007092858A
Authority: JP
Inventors: Taichi Nomura; 太一野村; Kazuyasu Asakura; 一安朝倉
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2008-10-16

Abstract

【課題】検出器および制御装置間の通信に無線通信を用いたプラント監視システムにおいて、制御装置にかかる通信負荷を軽減することのできるプラント監視システムを提供する。
【解決手段】プラント内にプラントの状態を検出する複数の検出器１を配置し、各検出器の検出信号をもとに前記プラントの状態を監視するプラント監視システムにおいて、前記検出器１は、プラントのプロセス量を検出するセンサ４、該センサが検出したプロセス量と隣接するセンサが検出したプロセス量を比較してセンサの異常を判定する演算装置３、および判定結果を上位装置に送信する無線通信装置２を備え、該無線通信装置は、前記演算装置がセンサの異常を検出しないとき検出したプロセス量を上位装置７に送信し、センサの異常を検出したとき上位装置への信号送出を禁止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラント監視システムに係り、端末が検出したプロセス量を無線通信装置を介して制御装置に送信するプラント監視システムに関する。

発電プラント等のプラントでは、プラントを制御するため各種検出器を用いて、プラントのプロセス値、例えば、各部の温度あるいは圧力を計測する。また、計測したプロセス値を制御装置に送信し、該制御装置は各種の制御演算を行なう。

ここで、前記検出器と前記制御装置の入出力端子間は通常ケーブルを用いて有線で接続する。近年では、前記検出器および前記制御装置間を無線で接続する方式も採用されている。この方式ではケーブルおよびその敷設コストを削減することができる（特許文献１参照）。
特開２００４−１２７１６１号公報

しかし、前記検出器および制御装置間の通信に無線通信方式を採用する場合、無線通信におけるセキュリティ強化あるいは信号の混線回避のため、有線通信では使用されない通信情報を付加しなければならない。このため、無線通信方式を採用すると、その通信負荷は有線通信のそれに比べ大きくなる。通信負荷の増大は通信の信頼性の低下を招くことがある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、検出器および制御装置間の通信に無線通信を用いたプラント監視システムにおいて、制御装置にかかる通信負荷を軽減することのできるプラント監視システムを提供するものである。

本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。

プラント内にプラントの状態を検出する複数の検出器を配置し、各検出器の検出信号をもとに前記プラントの状態を監視するプラント監視システムにおいて、前記検出器は、プラントのプロセス量を検出するセンサ、該センサが検出したプロセス量と隣接するセンサが検出したプロセス量を比較してセンサの異常を判定する演算装置、および判定結果を上位装置に送信する無線通信装置を備え、該無線通信装置は、前記演算装置がセンサの異常を検出しないとき検出したプロセス量を上位装置に送信し、センサの異常を検出したとき上位装置への信号送出を禁止した。

本発明は、以上の構成を備えるため、検出器および制御装置間の通信に無線通信を用いたプラントの監視システムにおいて、制御装置にかかる通信負荷を軽減することができる。

以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態にかかるプラントの監視システムを説明する図である。図１において、１Ａないし１Ｍはそれぞれ検出器であり、例えばプラントを構成する各種機器に隣接して配置される。２は無線端末であり、プラントを制御する制御装置７と無線通信を行うことができる。また、他の無線端末（例えば１Ｂないし１Ｃ）と無線通信（アドホック通信）を行うことができる。４はセンサであり、例えば配管６Ａの表面に貼付されてプラントのプロセス量（温度、圧力、振動等）を検出する。３は演算装置であり、センサ４が検出したプロセス量と隣接するセンサ（隣接する検出器のセンサ）が検出したプロセス量を比較してセンサの異常の有無を判定する。５は警告ランプであり、前記センサの異常を判定したとき点灯して警告する。

７はプラントを制御する制御装置であり、無線端末８を介して前記検出器１Ａないし１Ｍと接続される。なお、各検出器に配置する無線端末２は、ＩＣ通信端末（ＲＦＩＤ：Radio Frequency Identification）で構成することができる。

ここで、検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、それぞれ他の検出器（例えば検出器１Ｂの場合は検出器１Ａおよび１Ｃ）が検出したプロセス量を取り込み、取り込んだプロセス量と自身が検出したプロセス量をもとに自身が検出したプロセス量の異常（自身に接続されたセンサの異常）を判定することができる。

図６は、異常判定処理を説明する図である。例えば、検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃを配置した配管６Ａは、高温の配管であり、その温度は、図の左側が比較的低温であり、右側に進むにしたがって高温となる温度分布をもっているとする。

このような場合、センサ４の異常判定に際しては、まず、検出器１Ａが検出したプロセス値をＰ_Ｔ１Ａ、検出器１Ｂが検出したプロセス値をＰ_Ｔ１Ｂ、検出器１Ｃが検出したプロセス値をＰ_Ｔ１Ｃとする。次に、隣接する検出器が検出したプロセス値の差（Ｐ_Ｔ１Ｂ −Ｐ_Ｔ１Ａ）、および（Ｐ_Ｔ１Ｃ−Ｐ_Ｔ１Ｂ）をそれぞれ閾値ｓ（１Ａ、１Ｂ）、およびｓ（１Ｂ、１Ｃ）と比較する。次に、この比較結果に基づいて、検出器の異常を判定する。この例の場合には、検出器１Ａのプロセス値と検出器１Ｂのプロセス値の差（Ｐ_Ｔ１Ｂ −Ｐ_Ｔ１Ａ）は閾値ｓ（１Ａ、１Ｂ）より小であるから検出器１Ｂは正常であると判定する。また、検出器１Ｂのプロセス値と検出器１Ｃのプロセス値の差（Ｐ_Ｔ１Ｃ−Ｐ_Ｔ１Ｂ）は閾値ｓ（１Ｂ、１Ｃ）より大であるから検出器１Ｃは異常であると判定する。

次に、検出器１Ｄ、１Ｅ、１Ｆを配置した配管６Ｂは、高温の配管であり、その温度は、図の左側が比較的高温であり、右側に進むにしたがって低温となる温度分布をもっているとする。

このような場合、センサ４の異常判定に際しては、まず、検出器１Ｄが検出したプロセス値をＰ_Ｔ１Ｄ、検出器１Ｅが検出したプロセス値をＰ_Ｔ１Ｅ、検出器１Ｆが検出したプロセス値をＰ_Ｔ１Ｆとする。次に、隣接する検出器が検出したプロセス値の差（Ｐ_Ｔ１Ｄ −Ｐ_Ｔ１Ｅ）、および（Ｐ_Ｔ１Ｅ−Ｐ_Ｔ１F ）をそれぞれ閾値ｓ（１Ｄ、１Ｅ）、およびｓ（１Ｅ、１Ｆ）と比較する。次に、この比較結果に基づいて、検出器の異常を判定する。例えば、検出器１Ｄのプロセス値と検出器１Ｅのプロセス値の差（Ｐ_Ｔ１Ｄ −Ｐ_Ｔ１Ｅ）が閾値ｓ（１Ｄ、１Ｅ）より大である場合には検出器１Ｅは異常であると判定する。また、検出器１Ｅのプロセス値と検出器１Ｆのプロセス値の差（Ｐ_Ｔ１Ｅ−Ｐ_Ｔ１Ｆ）が閾値ｓ（１Ｅ、１Ｆ）より小である場合は検出器１Ｆは正常であると判定する。

次に、検出器１Ｇ、１Ｈ、１Ｊを配置した配管６Ｃは、高圧の配管であり、その圧力は、図の左側が比較的低圧であり、右側に進むにしたがって高圧となる圧力分布をもっているとする。

このような場合、センサ４の異常判定に際しては、まず、検出器１Ｇが検出したプロセス値をＰ_Ｔ１Ｇ、検出器１Ｈが検出したプロセス値をＰ_Ｔ１Ｈ、検出器１Ｊが検出したプロセス値をＰ_Ｔ１Ｊとする。次に、隣接する検出器が検出したプロセス値の差（Ｐ_Ｔ１Ｈ −Ｐ_Ｔ１Ｇ）、および（Ｐ_Ｔ１Ｊ−Ｐ_Ｔ１Ｈ）をそれぞれ閾値ｓ（１Ｄ、１Ｈ）、およびｓ（１Ｈ、１Ｊ）と比較する。次に、この比較結果に基づいて、検出器の異常を判定する。例えば、検出器１Ｇのプロセス値と検出器１Ｈのプロセス値の差（Ｐ_Ｔ１Ｈ −Ｐ_Ｔ１Ｇ）が閾値ｓ（１Ｇ、１Ｈ）より小である場合には検出器１Ｈは正常であると判定する。また、検出器１Ｈのプロセス値と検出器１Ｊのプロセス値の差（Ｐ_Ｔ１Ｊ−Ｐ_Ｔ１Ｈ）が閾値ｓ（１Ｈ、１Ｊ）より大である場合は検出器１Ｊは異常であると判定する。

次に、検出器１Ｋ、１Ｌ、１Ｍを配置した配管６Ｄは、高圧の配管であり、その圧力は、図の左側が比較的高圧であり、右側に進むにしたがって低圧となる温度分布をもっているとする。

このような場合、センサ４の異常判定に際しては、まず、検出器１Ｋが検出したプロセス値をＰ_Ｔ１Ｋ、検出器１Ｌが検出したプロセス値をＰ_Ｔ１Ｌ、検出器１Ｍが検出したプロセス値をＰ_Ｔ１Ｍとする。次に、隣接する検出器が検出したプロセス値の差（Ｐ_Ｔ１Ｋ −Ｐ_Ｔ１Ｌ）、および（Ｐ_Ｔ１Ｌ−Ｐ_Ｔ１Ｍ）をそれぞれ閾値ｓ（１Ｋ、１Ｌ）、およびｓ（１Ｌ、１Ｍ）と比較する。次に、この比較結果に基づいて、検出器の異常を判定する。例えば、検出器１Ｋのプロセス値と検出器１Ｌのプロセス値の差（Ｐ_Ｔ１Ｋ −Ｐ_Ｔ１Ｌ）が閾値ｓ（１Ｋ、１Ｌ）より大である場合には検出器１Ｌは異常であると判定する。また、検出器１Ｌのプロセス値と検出器１Ｍのプロセス値の差（Ｐ_Ｔ１Ｌ−Ｐ_Ｔ１Ｍ）が閾値ｓ（１Ｌ、１Ｍ）より小である場合は検出器１Ｍは正常であると判定する。

図２は、検出器の詳細を説明する図である。図において、１は無線端末であり、前述のように、プラントを制御する制御装置７と無線通信を行うことができる。また、他の無線端末と無線通信（アドホック通信）を行うことができる。９は入力手段であり、検出器４からの検出値を入力するインタフェースである。また、ＣＰＵ２１，主メモリ２２、記憶手段３は前記演算装置３を構成する。

なお、全ての無線端末は互いに通信（アドホック通信）が可能である。このため、前述のようにプロセス値の比較により行う異常判定に際して、通信相手が比較対照であるか否かを認識することが必要となる。

図３は、無線端末を備えた検出器と、該検出器の特性（特性１，特性２）の例を示す図である。

図に示すように、検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、特性１として「高温」を、また、特性２として「上昇」を有する。また、検出器１Ｄ、１Ｅ，１Ｆは、特性１として「高温」を、また、特性２として「下降」を有する。また、検出器１Ｇ，１Ｈ、１Ｊは、特性１として「高圧」を、また、特性２として「上昇」を有する。検出器１Ｋ、１Ｌ、１Ｍは、特性１として「高圧」を、また、特性２として「下降」を有する。

各検出器に備えられた無線端末は、図３を参照して同一の特性（特性１、および特性２）を備えた検出器からの検出値のみを比較対象とする。これにより、通信相手が比較対照であるか否かを認識することが可能となる。

図４は、検出器の処理を説明する図である。まず、ステップ４１において、検出器（例えば１Ｂ）は検出器に接続されたセンサ４からプロセス値を読み込む。また前記検出器１Ｂと同一の特性を備えた検出器（１Ａ、１Ｃ）からのプロセス値を読み込む。ステップ４２において、検出器１Ｂに接続されたセンサからのプロセス値と、センサ１Ａからのプロセス値およびセンサ１Ｃからのプロセス値とを比較して、検出器１Ｂに接続されたセンサからのプロセス値が正常であるか否かを判断する。プロセス値が正常であると判断した場合にはステップ４３において、プロセス値を制御装置３に送信する。正常でないと判断した場合にはステップ４４において、送信停止信号を無線端末２に送信して、プロセス値の送信を停止させる。

図５は、制御装置３側に配置された無線端末８の処理を説明する図である。まず、ステップ５１において、制御装置側に備えられた無線端末８は、検出器側１に備えられた無線端末２から送信される無線信号を受信する。ステップ５２において、無線端末８は無線通信信号が停止しているか否かを判断する。なお、無線通信信号が停止しているか否かは、各検出器（１Ａないし１Ｍ）毎に判断することができる。ステップ５２において無線通信信号が停止していると判断したときは検出器が異常である旨を制御装置に通知する。無線通信信号が停止していないと判断したときは、受信したプロセス値を制御装置３に送信する。

図７は、検出器１と制御装置７間で行われる通信情報を説明する図である。前述のように、検出器１および制御装置７間の通信に無線通信方式を採用する場合、無線通信におけるセキュリティ強化あるいは信号の混線回避のため、通信情報（品質情報）７１を付加しなければならない。このため、無線通信方式を採用すると、その通信負荷は有線通信のそれに比べ大きくなる。

これに対して、本発明ではプロセス値の異常（センサの異常）を診断する演算装置を下位の検出器１側に設け、前記演算装置がセンサの異常を検出しないとき検出したプロセス量を上位装置に送信し、センサの異常を検出したとき上位装置に信号を送出しない。このため、本発明においては制御装置との通信項目はプロセス値７１のみとなり、通信負荷を大幅に軽減することができる。

なお、全検出器をマッピングして、スクリーン上に表示し、更に表示した検出器毎にその正常／異常の情報を表示することができる。これにより、検出器の正常／異常を速やかに認識することができる。また前述のように、各検出器に警告ランプ５を付加することにより、現場を巡回する際に、異常状態にある検出器を容易に発見することができいる。以上、説明したように本実施形態によれば、無線通信を用いてプラントの保護・制御・監視するシステムにおいて、検出器に演算装置および無線端末を付加して、隣接する検出器のプロセス値を相互に監視することにより、下位検出器自身においてプロセス値の異常診断が可能となり、上位制御装置へ従来送信していたアナログ値と品質情報のうち、品質情報を通信項目から削除することができる。これにより、制御装置への通信負荷を軽減することが可能となり、より高連な演算が可能なシステムを提供することができる。

実施形態にかかるプラントの監視システムを説明する図である。検出器の詳細を説明する図である。無線端末を備えた検出器と、該検出器の特性の例を示す図である。検出器の処理を説明する図である。制御装置側に配置された無線端末の処理を説明する図である。異常判定処理を説明する図である。検出器と制御装置間で行われる通信情報を説明する図である。

符号の説明

１検出器
２無線端末
３演算装置
４センサ
５警告ランプ
６配管
７制御装置
８無線端末
９入力手段
２１ＣＰＵ
２２主メモリ
２３記憶手段

Claims

プラント内にプラントの状態を検出する複数の検出器を配置し、各検出器の検出信号をもとに前記プラントの状態を監視するプラント監視システムにおいて、
前記検出器は、プラントのプロセス量を検出するセンサ、該センサが検出したプロセス量と隣接するセンサが検出したプロセス量を比較してセンサの異常を判定する演算装置、および判定結果を上位装置に送信する無線通信装置を備え、
該無線通信装置は、前記演算装置がセンサの異常を検出しないとき検出したプロセス量を上位装置に送信し、センサの異常を検出したとき上位装置への信号送出を禁止したことを特徴とするプラント監視システム。
請求項１記載のプラント監視システムにおいて、
前記複数の検出器のそれぞれは、前記無線通信装置を介して他の検出器とアドホックモードで通信して、他の検出器が検出したプロセス量を取得することを特徴とするプラント監視システム。
請求項１記載のプラント監視システムにおいて、
前記複数の検出器を地図上に図示した表示器を備え、該表示器上に図示した表示器のうちプロセス量の異常を検出した検出器は警告表示することを特徴とするプラント監視システム。
請求項１記載のプラント監視システムにおいて、
前記無線通信装置は、非接触型のＩＣ通信端末で構成したことを特徴とするプラント監視システム。
請求項１記載のプラント監視システムにおいて、
演算装置は、一つのセンサが検出したプロセス量と隣接するセンサが検出したプロセス量の差が閾値を超えるときセンサの異常と判定することを特徴とするプラント監視システム。
請求項５記載のプラント監視システムにおいて、
プロセス量の比較対象である隣接するセンサは予め選定されたセンサであることを特徴とするプラント監視システム。
プラント内にプラントの状態を検出する複数の検出器を配置し、各検出器の検出信号をもとに前記プラントの状態を監視するプラント監視システムにおいて、
前記検出器は、プラントのプロセス量を検出するセンサ、該センサが検出したプロセス量と隣接するセンサが検出したプロセス量を比較してプロセス量の異常を判定する演算装置、および判定結果を上位装置に送信する通信装置を備えたことを特徴とするプラント監視システム。