JP2011107760A - Device of detecting plant abnormality - Google Patents

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Kyojiro Kawaguchi
恭二郎 河口
Minoru Nakaya
実 仲矢
Tetsuya Otani
哲也 大谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device of detecting plant abnormality and a method of detecting a plant abnormality, for preventing the occurrence of abnormality from being erroneously detected. <P>SOLUTION: The device for detecting an abnormality is configured to detect abnormality which occurs in a plant by comparing a simulation result using a model in a normal time of the plant with the actual state of the plant, and provided with: a simulation trial means for trying the simulation of the plant after applying a normal time factor of the generation of an error in the simulation to the model; and a normality determination means for determining that any abnormality has not been generated in the plant, when the simulation result of the simulation trial means is matched with the actual state of the plant. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、プラントで発生する異常を、前記プラントの正常時のモデルを使用したシミュレーション結果と前記プラントにおける実際の状態とを比較することで検出する異常検出装置および異常検出方法に関する。   The present invention relates to an abnormality detection apparatus and an abnormality detection method for detecting an abnormality occurring in a plant by comparing a simulation result using a normal model of the plant with an actual state in the plant.

石油精製、石油化学、鉄鋼、製紙などの素材残業では、製造プラントの大型化、複雑化が進んできている。このように大型化、複雑化したプラントで異常が発生した場合、プラントの広範囲にわたりプラントの状態を示す測定値に影響が及び、多数のアラームが同時に発報される。したがって、オペレータの経験のみを頼りとして異常の発生箇所や異常の内容を迅速かつ正確に把握することは困難である。   In the overtime work of raw materials such as petroleum refining, petrochemicals, steel, and papermaking, manufacturing plants are becoming larger and more complex. When an abnormality occurs in such a large and complicated plant, the measured value indicating the state of the plant is affected over a wide range of the plant, and a large number of alarms are simultaneously issued. Therefore, it is difficult to quickly and accurately grasp the location of an abnormality and the content of the abnormality based solely on the experience of the operator.

そのため、近年ではプラント内で異常が発生した際に、プラントモデルを用いて異常の発生や異常個所を検出する方法が開発されている。このプラントモデルには伝達関数モデル、多項式モデル、物理モデルなどがあり、いずれのモデルも実プラントの出力を模擬するためのモデルパラメータを介して構築されている。モデルパラメータはモデル出力が、正常時のプラント出力に一致するように調整される。   Therefore, in recent years, when an abnormality occurs in a plant, a method for detecting the occurrence of an abnormality or an abnormal part using a plant model has been developed. The plant model includes a transfer function model, a polynomial model, a physical model, and the like, and all models are constructed through model parameters for simulating the output of an actual plant. The model parameters are adjusted so that the model output matches the plant output under normal conditions.

このようなプラントモデルを用いたシステムでは、実プラント入力をプラントモデルにも与え、プラント出力(実プラントからの出力)とモデル出力(プラントモデルからの出力)とを比較し、両者が乖離した場合にプラントの異常が発生したものと判定している。   In a system using such a plant model, the actual plant input is also given to the plant model, the plant output (output from the actual plant) and the model output (output from the plant model) are compared, and the two differ It is determined that a plant abnormality has occurred.

特開2005−332360号公報JP 2005-332360 A 特開平08−189846号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-189846

上記のシステムにおいて、異常の有無を正確に判定するためには、プラント出力を正確に模擬するプラントモデルが必要となる。しかし、プラントモデルの構築にあたってはモデルの近似は避けられず、モデル化誤差に起因するモデル出力の誤差が発生する。また、モデル化の対象となる系の限定が避けられないため、系外の外部要因(例えば、外気温度)によってもプラント出力とモデル出力との間に誤差が発生する。さらに、配管の汚れや触媒の劣化など、故障とはいえないプラント経年変化によりプラント出力がモデル出力から乖離し、徐々に誤差が拡大するという現象が発生する。   In the above system, in order to accurately determine the presence or absence of an abnormality, a plant model that accurately simulates the plant output is required. However, approximation of the model is unavoidable when constructing the plant model, and an error in the model output due to the modeling error occurs. Moreover, since the limitation of the system to be modeled is unavoidable, an error occurs between the plant output and the model output due to external factors outside the system (for example, outside air temperature). Furthermore, a phenomenon occurs in which the plant output deviates from the model output due to the secular change of the plant, such as piping contamination and catalyst deterioration, and the error gradually increases.

このため、プラント出力とモデル出力との間の誤差に基づいて異常を検出するシステムにおいては、実際にプラントにおいて異常が発生していないにもかかわらず上記の誤差が生じ、異常の発生が誤検出されるおそれがある。   For this reason, in a system that detects an abnormality based on the error between the plant output and the model output, the above error occurs even though no abnormality actually occurs in the plant, and the occurrence of the abnormality is erroneously detected. There is a risk of being.

本発明の目的は、異常の発生が誤検出されることを防止できるプラント異常検出装置およびプラント異常検出方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a plant abnormality detection device and a plant abnormality detection method that can prevent the occurrence of abnormality from being erroneously detected.

本発明の異常検出装置は、プラントで発生する異常を、前記プラントの正常時のモデルを使用したシミュレーション結果と前記プラントにおける実際の状態とを比較することで検出する異常検出装置において、シミュレーションにおける誤差を生じさせる正常時の要因を前記モデルに加味した上で、前記プラントのシミュレーションを試行するシミュレーション試行手段と、前記シミュレーション試行手段によるシミュレーション結果が前記プラントにおける実際の状態と一致した場合には、前記プラントにおいて異常が発生していないと判定する正常判定手段と、を備えることを特徴とする。
この異常検出装置によれば、正常時の要因をモデルに加味した上でプラントのシミュレーションを試行し、シミュレーション結果がプラントにおける実際の状態と一致した場合には、プラントにおいて異常が発生していないと判定するので、異常の発生の誤検出を防止できる。
An abnormality detection apparatus according to the present invention is an abnormality detection apparatus that detects an abnormality occurring in a plant by comparing a simulation result using a model of the plant in a normal state with an actual state in the plant. In consideration of the normal factor causing the occurrence of the simulation, the simulation trial means for trying the simulation of the plant, and the simulation results by the simulation trial means coincide with the actual state in the plant, Normality determining means for determining that no abnormality has occurred in the plant.
According to this abnormality detection device, a simulation of the plant is tried after taking into account the normal factors, and if the simulation result matches the actual state of the plant, there is no abnormality in the plant. Since the determination is made, it is possible to prevent erroneous detection of occurrence of abnormality.

異常時の要因を前記モデルに加味した上で、前記プラントのシミュレーションを試行することにより前記プラントの異常の要因を特定する異常要因特定手段を備え、前記異常要因特定手段は、前記正常判定手段による判定が否定される場合に前記要因を特定してもよい。   An abnormality factor specifying unit that specifies a factor of abnormality of the plant by trying the simulation of the plant after taking into account the factor at the time of abnormality in the model, the abnormality factor specifying unit is based on the normality determining unit When the determination is negative, the factor may be specified.

前記異常要因特定手段は、前記異常時の要因とともに前記正常時の要因を前記モデルに加味した上で、前記プラントのシミュレーションを試行してもよい。   The abnormality factor specifying means may try the simulation of the plant after adding the factor at the time of abnormality and the factor at the time of normality to the model.

前記正常時の前記モデルは前記モデルを使用したシミュレーション結果を前記プラントにおける実際の状態に合わせ込むことで作成されてもよい。   The model at the normal time may be created by matching a simulation result using the model with an actual state in the plant.

本発明の異常検出方法は、プラントで発生する異常を、前記プラントの正常時のモデルを使用したシミュレーション結果と前記プラントにおける実際の状態とを比較することで検出する異常検出方法において、コンピュータが、シミュレーションにおける誤差を生じさせる正常時の要因を前記モデルに加味した上で、前記プラントのシミュレーションを試行するステップと、前記シミュレーションを試行するステップによるシミュレーション結果が前記プラントにおける実際の状態と一致した場合には、前記プラントにおいて異常が発生していないと判定するステップと、を実行することを特徴とする。
この異常検出方法によれば、正常時の要因をモデルに加味した上でプラントのシミュレーションを試行し、シミュレーション結果がプラントにおける実際の状態と一致した場合には、プラントにおいて異常が発生していないと判定するので、異常の発生の誤検出を防止できる。
The abnormality detection method of the present invention is an abnormality detection method for detecting an abnormality occurring in a plant by comparing a simulation result using a normal model of the plant with an actual state in the plant. In the case where the simulation result of the step of trying the simulation of the plant and the step of trying the simulation coincides with the actual state in the plant after taking into account the normal factor causing the error in the simulation in the model And determining that no abnormality has occurred in the plant.
According to this abnormality detection method, a simulation of the plant is tried after taking into account the normal factors in the model, and if the simulation result matches the actual state of the plant, there is no abnormality in the plant. Since the determination is made, it is possible to prevent erroneous detection of occurrence of abnormality.

本発明の異常検出装置によれば、正常時の要因をモデルに加味した上でプラントのシミュレーションを試行し、シミュレーション結果がプラントにおける実際の状態と一致した場合には、プラントにおいて異常が発生していないと判定するので、異常の発生の誤検出を防止できる。   According to the abnormality detection device of the present invention, a plant simulation is tried after taking into account the normal factor, and if the simulation result matches the actual state of the plant, an abnormality has occurred in the plant. Therefore, it is possible to prevent erroneous detection of occurrence of abnormality.

一実施形態のプラント異常検出装置の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the plant abnormality detection apparatus of one Embodiment. プラント異常検出装置の動作を示すフローチャート。The flowchart which shows operation | movement of a plant abnormality detection apparatus. プラント異常検出装置におけるプラント正常モデルのパラメータ調整に関する構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure regarding the parameter adjustment of the plant normal model in a plant abnormality detection apparatus. プラント異常検出装置におけるプラント正常モデルのパラメータ調整の手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the procedure of the parameter adjustment of the plant normal model in a plant abnormality detection apparatus.

以下、本発明によるプラント異常検出装置の一実施形態について説明する。   Hereinafter, an embodiment of a plant abnormality detection apparatus according to the present invention will be described.

図1は本実施形態のプラント異常検出装置4の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the plant abnormality detection device 4 of the present embodiment.

図1に示すように、プラント1はプラント制御装置2により制御されるとともに、プラント制御装置2を介して制御監視装置3により監視される。プラント制御装置2として、例えばプラント1を複数のフィールドコントローラを介して分散制御する方式の分散型制御装置が用いられる。   As shown in FIG. 1, the plant 1 is controlled by a plant control device 2 and monitored by a control monitoring device 3 via the plant control device 2. As the plant control device 2, for example, a distributed control device in which the plant 1 is distributedly controlled via a plurality of field controllers is used.

オペレータは制御監視装置3を介してプラント制御装置2へ制御指令を出す。プラント制御装置2ではプラント1からのプラント出力と、プラント制御装置2を介して受け取った制御指令とに基づき、制御則に従って演算を実行し、演算結果をプラント入力としてプラント1に向けて出力する。   The operator issues a control command to the plant control device 2 via the control monitoring device 3. The plant control device 2 executes calculation according to the control law based on the plant output from the plant 1 and the control command received via the plant control device 2, and outputs the calculation result to the plant 1 as a plant input.

プラント1ではプラント入力により各操作端が操作され、設置されている各測定器からのプラント出力はプラント制御装置2にフィードバックされる。フィードバックされたプラント出力はプラント制御装置2におけるフィードバック計算やアラーム計算などに使用される。また、プラント出力やアラーム情報などはプラント情報として制御監視装置3に表示され、オペレータは制御監視装置3に表示されるプラント情報を監視し、プラントの操業を行っている。   In the plant 1, each operation end is operated by a plant input, and a plant output from each installed measuring instrument is fed back to the plant control device 2. The fed back plant output is used for feedback calculation, alarm calculation, and the like in the plant control apparatus 2. The plant output, alarm information, and the like are displayed as plant information on the control monitoring device 3, and the operator monitors the plant information displayed on the control monitoring device 3 to operate the plant.

図1に示すように、プラント異常検出装置4は、入力部41、異常検出部42、異常診断部43および表示部44を備える。   As shown in FIG. 1, the plant abnormality detection device 4 includes an input unit 41, an abnormality detection unit 42, an abnormality diagnosis unit 43, and a display unit 44.

また、異常検出装置4には、プラント正常モデル51、モデル化誤差・外部要因モデル52およびプラント故障モデル53が実装されている。これらのモデルには、伝達関数モデル、多項式モデル、物理モデルなどを使用することができる。   In addition, a plant normal model 51, a modeling error / external factor model 52, and a plant failure model 53 are mounted on the abnormality detection device 4. As these models, a transfer function model, a polynomial model, a physical model, or the like can be used.

プラント異常検出装置4の入力部41はプラント制御装置2からプラント入力およびプラント出力を取得する。   The input unit 41 of the plant abnormality detection device 4 acquires a plant input and a plant output from the plant control device 2.

プラント正常モデル51は入力部41を介してプラント入力を受け取り、正常時におけるプラント1のプラント出力を模擬するモデル正常出力を算出する。   The plant normal model 51 receives a plant input via the input unit 41 and calculates a model normal output that simulates the plant output of the plant 1 at the normal time.

モデル化誤差・外部要因モデル52は、入力部41を介してプラント入力を受け取り、正常時におけるプラント1のプラント出力に対する各モデル化誤差や外部要因の感度を算出する。   The modeling error / external factor model 52 receives the plant input via the input unit 41 and calculates the sensitivity of each modeling error and external factor with respect to the plant output of the plant 1 at the normal time.

ここで、モデル化誤差および外部要因誤差は、プラント正常モデル51のモデル正常出力が有する誤差であり、モデル化誤差は、プラント正常モデル51におけるモデルの近似に起因する誤差、および配管の汚れや触媒の劣化など、故障とはいえないプラント1の経年変化に起因する誤差を含んでいる。また、外部要因誤差は、モデル化の対象となる系に含まれない系外の外部要因に起因する誤差である。モデル化誤差・外部要因モデル52には、モデル化誤差または正常な場合に生ずる外部要因誤差の範囲が規定され、後述する出力誤差がその範囲にある場合には、プラント1における異常の発生が否定される。   Here, the modeling error and the external factor error are errors that the model normal output of the plant normal model 51 has, and the modeling error is an error caused by the approximation of the model in the plant normal model 51, and dirt and catalyst on the piping. This includes errors caused by secular changes of the plant 1 such as deterioration of the plant. An external factor error is an error caused by an external factor outside the system that is not included in the system to be modeled. The modeling error / external factor model 52 defines a range of modeling error or an external factor error that occurs in a normal state. If an output error described later is within the range, the occurrence of abnormality in the plant 1 is denied. Is done.

異常検出部42は入力部41を介してプラント入力を、プラント正常モデル51からモデル正常出力を、それぞれ受け取り、2つの信号の間の出力誤差を算出する。また、この出力誤差を、モデル化誤差・外部要因モデル52から得られたモデル化誤差・外部要因感度で解き、出力誤差がモデル化誤差あるいは外部要因で説明できるか否かの判定を行う。   The abnormality detection unit 42 receives the plant input via the input unit 41 and the model normal output from the plant normal model 51, respectively, and calculates an output error between the two signals. The output error is solved by the modeling error / external factor sensitivity obtained from the modeling error / external factor model 52, and it is determined whether the output error can be explained by the modeling error or the external factor.

プラント故障モデル53は、入力部41を介してプラント入力を受け取り、プラント出力に対する各故障要因の感度を算出する。   The plant failure model 53 receives a plant input via the input unit 41 and calculates the sensitivity of each failure factor with respect to the plant output.

異常診断部43は、異常検出部42から得られた出力誤差を、モデル化誤差・外部要因モデル52から得られたモデル化誤差・外部要因感度、およびプラント故障モデル53から得られた故障要因感度を用いて解き、出力誤差をよく説明できる故障要因を抽出することで、異常が発生している箇所を診断する。   The abnormality diagnosing unit 43 uses the output error obtained from the abnormality detecting unit 42 as a modeling error / modeling error / external factor sensitivity obtained from the external factor model 52 and a fault factor sensitivity obtained from the plant fault model 53. The location where an abnormality has occurred is diagnosed by extracting the cause of the failure that can be solved using and extracting the output error well.

表示部44は異常検出部42で算出された異常検出結果や、異常診断部43で算出された異常診断結果を受け取り表示することで、それらの結果をオペレータに通知する。   The display unit 44 receives and displays the abnormality detection result calculated by the abnormality detection unit 42 and the abnormality diagnosis result calculated by the abnormality diagnosis unit 43, thereby notifying the operator of these results.

図2は、プラント異常検出装置4の動作を示すフローチャートである。   FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the plant abnormality detection device 4.

図2のステップS1では、入力部41を介してプラント入力およびプラント出力を取得する。取得されたプラント出力は異常検出部42に与えられる。   In step S <b> 1 of FIG. 2, a plant input and a plant output are acquired via the input unit 41. The acquired plant output is given to the abnormality detection unit 42.

次に、ステップS2では、プラント正常モデル51にプラント入力を与え、プラント正常モデル51においてモデル正常出力を算出する。   Next, in step S <b> 2, a plant input is given to the plant normal model 51, and the model normal output is calculated in the plant normal model 51.

次に、ステップS3では、異常検出部42において、ステップS1において取得されたプラント出力とプラント正常モデル51から得られたモデル正常出力とを比較し、その2つの信号間の出力誤差を算出する。   Next, in step S3, the abnormality detection unit 42 compares the plant output acquired in step S1 with the model normal output obtained from the plant normal model 51, and calculates an output error between the two signals.

次に、ステップS4では、ステップS3で算出された出力誤差が所定の閾値よりも小さいか否か判断し、判断が肯定されれば異常はないものとして処理を終了し、判断が否定されればステップS5へ進む。   Next, in step S4, it is determined whether or not the output error calculated in step S3 is smaller than a predetermined threshold value. If the determination is affirmative, the processing is terminated as being normal, and if the determination is negative. Proceed to step S5.

ステップS5では、モデル化誤差・外部要因モデル52にステップS1で取得されたプラント入力を与え、モデル化誤差・外部要因モデル52において、プラント出力に対する、各モデル化誤差・外部要因の感度を算出する。   In step S5, the plant input acquired in step S1 is given to the modeling error / external factor model 52, and the modeling error / external factor model 52 calculates the sensitivity of each modeling error / external factor with respect to the plant output. .

次に、ステップS6では、ステップS5で得られたモデル化誤差・外部要因感度を用い、最小二乗法によりステップS3で得られた出力誤差の残差を最小にするモデル化誤差・外部要因を解く。   Next, in step S6, the modeling error and external factor sensitivity obtained in step S5 are used to solve the modeling error and external factor that minimize the residual of the output error obtained in step S3 by the least square method. .

次に、ステップS7では、出力誤差がモデル化誤差・外部要因で説明できるか否か判断する。具体的には、ステップS6において最小化された出力誤差の残差(差分)が所定の閾値よりも小さいか否か判断する。この判断が肯定されれば異常はないものとして処理を終了し、判断が否定されれば異常があるものとしてステップS8へ進む。   Next, in step S7, it is determined whether or not the output error can be explained by a modeling error / external factor. Specifically, it is determined whether or not the output error residual (difference) minimized in step S6 is smaller than a predetermined threshold. If this determination is affirmed, the process is terminated assuming that there is no abnormality, and if the determination is denied, it is determined that there is an abnormality and the process proceeds to step S8.

ステップS8では、プラント故障モデル53にステップS11で取得されたプラント入力を与え、プラント故障モデル53において、各故障要因に対するプラント出力の感度を算出する。   In step S8, the plant input acquired in step S11 is given to the plant failure model 53, and the plant failure model 53 calculates the sensitivity of the plant output for each failure factor.

次に、ステップS9では、ステップS8で得られた故障要因感度のうちの1つ(故障要因i)を選択し、その故障要因iについて最小二乗法により出力誤差の残差を最小にする故障要因を解く。   Next, in step S9, one of the failure factor sensitivities (failure factor i) obtained in step S8 is selected, and the failure factor for minimizing the residual of the output error for the failure factor i by the least square method. Solve.

次に、ステップS10では、出力誤差が故障要因iで説明できるか否か判断する。具体的には、ステップS9において最小化された出力誤差の残差(差分)が所定の閾値よりも小さいか否か判断する。この判断が肯定されればステップS11へ進み、判断が否定されればステップS12へスキップする。   Next, in step S10, it is determined whether or not the output error can be explained by the failure factor i. Specifically, it is determined whether or not the output error residual (difference) minimized in step S9 is smaller than a predetermined threshold. If this determination is positive, the process proceeds to step S11, and if the determination is negative, the process skips to step S12.

ステップS11では、故障要因iを異常候補として記録し、ステップS12へ進む。   In step S11, failure factor i is recorded as an abnormality candidate, and the process proceeds to step S12.

ステップS12では、すべての故障要因についてステップS8〜ステップS11の処理が終了したか否か判断し、判断が肯定されればステップS13へ進む。また、この判断が否定されればステップS8へ戻る。この場合、次の故障要因i+1についての処理(ステップS8〜ステップS11)に移行することになる。   In step S12, it is determined whether or not the processing in steps S8 to S11 has been completed for all failure factors. If the determination is affirmative, the process proceeds to step S13. If this determination is denied, the process returns to step S8. In this case, the process proceeds to the process (step S8 to step S11) for the next failure factor i + 1.

ステップS13では、ステップS11で異常候補として記録された故障要因のうち、ステップS9において最も出力誤差の残差を小さくできた故障要因での異常が発生していると診断し、処理を終了する。この処理に基づいて、プラント1における異常発生箇所等を示す診断結果が表示部44に表示される。   In step S13, it is diagnosed that an abnormality due to the failure factor that can minimize the residual of the output error in step S9 among the failure factors recorded as abnormality candidates in step S11, and the process ends. Based on this processing, a diagnostic result indicating an abnormality occurrence location or the like in the plant 1 is displayed on the display unit 44.

以上のように、本実施形態のプラント異常検出装置では、プラント1の異常を検出する際に、モデル化誤差・外部要因を考慮したモデルで出力誤差が説明できるか否かを判断し、説明できる場合には異常ではないと判定している(ステップS5〜ステップS7)。このため、モデル化誤差や外部要因によって出力誤差が拡大している場合における異常の誤検出を効果的に防止できる。   As described above, in the plant abnormality detection device according to the present embodiment, when an abnormality of the plant 1 is detected, it is possible to determine and explain whether or not the output error can be explained by a model that takes into account modeling errors and external factors. In this case, it is determined that there is no abnormality (steps S5 to S7). For this reason, it is possible to effectively prevent erroneous detection of abnormality when the output error is enlarged due to modeling errors or external factors.

また、本実施形態のプラント異常検出装置では、故障要因の抽出に際して、モデル化誤差・外部要因を考慮したモデルで個々の故障要因について出力誤差が説明できるか否かを判断し、説明できる場合にはその故障要因を異常候補としている(ステップS8〜ステップS10)。このため、異常個所やその故障要因が与える影響度などを適切に診断することが可能となる。   In addition, in the plant abnormality detection device of the present embodiment, when extracting a failure factor, it is determined whether or not an output error can be explained for each failure factor using a model that takes into account modeling errors and external factors. Uses the failure factor as an abnormality candidate (steps S8 to S10). For this reason, it is possible to appropriately diagnose the abnormal part and the degree of influence of the failure factor.

このように、モデル化誤差や外部要因の影響を加味したモデルを用いてシミュレーションを行うことにより、実プラント値と正常モデルでの計算値との間に誤差が生じた場合においても適切に異常の検出、診断を行うことが可能となる。   In this way, by performing a simulation using a model that takes into account the effects of modeling errors and external factors, even if an error occurs between the actual plant value and the calculated value in the normal model, the abnormal Detection and diagnosis can be performed.

なお、図2に示すステップS5〜ステップS6の処理がシミュレーション試行手段の機能に、ステップS7の処理が正常判定手段の機能に、ステップS8〜ステップS12の処理が異常要因特定手段の機能に、それぞれ相当する。   2 is the function of the simulation trial unit, the process of step S7 is the function of the normality determination unit, and the processing of step S8 to step S12 is the function of the abnormality factor identification unit. Equivalent to.

図3は、プラント異常検出装置4におけるプラント正常モデル51のパラメータ調整に関する構成を示すブロック図である。図3に示すように、プラント異常検出装置4には、パラメータ調整のための構成要素としてパラメータ調整部46が設けられるとともに、プラント調整モデル54が実装されている。   FIG. 3 is a block diagram showing a configuration relating to parameter adjustment of the plant normal model 51 in the plant abnormality detection device 4. As shown in FIG. 3, the plant abnormality detection device 4 is provided with a parameter adjustment unit 46 as a component for parameter adjustment and a plant adjustment model 54.

図4は、プラント異常検出装置4におけるプラント正常モデル51のパラメータ調整の手順を示すフローチャートである。   FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for parameter adjustment of the plant normal model 51 in the plant abnormality detection device 4.

図4のステップS21では、入力部41を介してプラント入力およびプラント出力を取得する。取得されたプラント出力はパラメータ調整部46に与えられる。   In step S <b> 21 of FIG. 4, a plant input and a plant output are acquired via the input unit 41. The acquired plant output is given to the parameter adjustment unit 46.

次に、ステップS22では、プラント正常モデル51にプラント入力を与え、プラント正常モデル51においてモデル正常出力を算出する。   Next, in step S22, a plant input is given to the plant normal model 51, and the model normal output is calculated in the plant normal model 51.

次に、ステップS23では、パラメータ調整部46において、ステップS21において取得されたプラント出力とプラント正常モデル51から得られたモデル正常出力とを比較し、その2つの信号間の出力誤差を算出する。   Next, in step S23, the parameter adjustment unit 46 compares the plant output acquired in step S21 with the model normal output obtained from the plant normal model 51, and calculates an output error between the two signals.

次に、ステップS24では、プラント調整モデル54にステップS1で取得されたプラント入力を与え、プラント調整モデル54において、プラント出力に対する、各調整パラメータの感度を算出する。   Next, in step S24, the plant input acquired in step S1 is given to the plant adjustment model 54, and the sensitivity of each adjustment parameter with respect to the plant output is calculated in the plant adjustment model 54.

次に、ステップS25では、ステップS24で得られた調整パラメータ感度を用い、最小二乗法によりステップS23で得られた出力誤差の残差を最小にする調整パラメータ値を解く。   Next, in step S25, using the adjustment parameter sensitivity obtained in step S24, an adjustment parameter value that minimizes the residual of the output error obtained in step S23 is solved by the least square method.

次に、ステップS26では、適切に出力誤差が調整パラメータで説明できるか否か判断する。具体的には、ステップS25において最小化された出力誤差の残差(差分)が所定の閾値よりも小さいか否か判断する。この判断が肯定されれば処理を終了し、判断が否定されればステップS27へ進む。   Next, in step S26, it is determined whether or not the output error can be appropriately explained by the adjustment parameter. Specifically, it is determined whether the output error residual (difference) minimized in step S25 is smaller than a predetermined threshold. If this determination is affirmed, the process ends. If the determination is negative, the process proceeds to step S27.

ステップS27では、ステップS25で得られた調整パラメータ値をプラント正常モデル51に設定するとともに表示装置44を介してオペレータに提示し、処理を終了する。   In step S27, the adjustment parameter value obtained in step S25 is set in the plant normal model 51 and presented to the operator via the display device 44, and the process ends.

このように、プラント正常モデル51の調整パラメータは、プラント正常モデル51のモデル正常出力をプラント出力に合わせ込むようにして調整される。このような調整パラメータの設定手順を装置の導入時、あるいはプラントの更新時に実行することで、適切なプラント正常モデル51を構築することができる。   Thus, the adjustment parameter of the plant normal model 51 is adjusted so that the model normal output of the plant normal model 51 is matched with the plant output. An appropriate plant normal model 51 can be constructed by executing such an adjustment parameter setting procedure when an apparatus is introduced or when a plant is updated.

また、装置の導入後、適宜、上記の手順を繰り返してプラント正常モデル51を更新することにより、プラント1の経時変化に合わせて常時、調整パラメータを最適化することが可能となる。この場合、プラント出力とプラント正常モデル51から得られたモデル正常出力との間の出力誤差が常時、抑制されるため、例えば、正常時において図2におけるステップS4の判断が肯定される可能性が高くなり、異常検出時の処理時間を短縮することができる。   Further, after the introduction of the apparatus, the above procedure is repeated as appropriate to update the plant normal model 51, so that the adjustment parameters can always be optimized in accordance with the time-dependent change of the plant 1. In this case, since the output error between the plant output and the model normal output obtained from the plant normal model 51 is always suppressed, for example, the determination in step S4 in FIG. The processing time when an abnormality is detected can be shortened.

以上説明したように、本発明の異常検出装置および異常検出方法によれば、正常時の要因をモデルに加味した上でプラントのシミュレーションを試行し、シミュレーション結果がプラントにおける実際の状態と一致した場合には、プラントにおいて異常が発生していないと判定するので、異常の発生の誤検出を防止できる。   As described above, according to the abnormality detection device and the abnormality detection method of the present invention, when a simulation of a plant is tried after taking into account the factors of normality, the simulation result matches the actual state in the plant. Therefore, since it is determined that no abnormality has occurred in the plant, erroneous detection of the occurrence of abnormality can be prevented.

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、プラントで発生する異常を、前記プラントの正常時のモデルを使用したシミュレーション結果と前記プラントにおける実際の状態とを比較することで検出する異常検出装置および異常検出方法に対し、広く適用することができる。   The scope of application of the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention is widely applied to an anomaly detection apparatus and an anomaly detection method for detecting an anomaly occurring in a plant by comparing a simulation result using a normal model of the plant with an actual state in the plant. can do.

42 異常検出部(シミュレーション試行手段、正常判定手段)
43 異常診断部(異常要因特定手段)
51 プラント正常モデル(シミュレーション試行手段)
52 モデル化誤差・外部要因モデル(シミュレーション試行手段)
53 プラント故障モデル(異常要因特定手段)
42 Abnormality detection unit (simulation trial means, normality determination means)
43 Abnormality diagnosis unit (Abnormality factor specifying means)
51 Plant normal model (simulation trial means)
52 Modeling error / external factor model (simulation trial means)
53 Plant failure model (Abnormality factor specifying means)

Claims (5)

プラントで発生する異常を、前記プラントの正常時のモデルを使用したシミュレーション結果と前記プラントにおける実際の状態とを比較することで検出する異常検出装置において、
シミュレーションにおける誤差を生じさせる正常時の要因を前記モデルに加味した上で、前記プラントのシミュレーションを試行するシミュレーション試行手段と、
前記シミュレーション試行手段によるシミュレーション結果が前記プラントにおける実際の状態と一致した場合には、前記プラントにおいて異常が発生していないと判定する正常判定手段と、
を備えることを特徴とする異常検出装置。
In an anomaly detection device that detects an anomaly occurring in a plant by comparing a simulation result using a normal model of the plant with an actual state in the plant,
A simulation trial means for trying a simulation of the plant after taking into account the normal factor causing an error in the simulation,
When the simulation result by the simulation trial unit coincides with the actual state in the plant, normal determination unit that determines that no abnormality has occurred in the plant,
An abnormality detection device comprising:
異常時の要因を前記モデルに加味した上で、前記プラントのシミュレーションを試行することにより前記プラントの異常の要因を特定する異常要因特定手段を備え、
前記異常要因特定手段は、前記正常判定手段による判定が否定される場合に前記要因を特定することを特徴とする請求項1に記載の異常検出装置。
After adding the factor at the time of abnormality to the model, it comprises an abnormality factor identifying means for identifying the factor of the plant abnormality by trying the simulation of the plant,
The abnormality detection device according to claim 1, wherein the abnormality factor identification unit identifies the factor when the determination by the normality determination unit is negative.
前記異常要因特定手段は、前記異常時の要因とともに前記正常時の要因を前記モデルに加味した上で、前記プラントのシミュレーションを試行することを特徴とする請求項2に記載の異常検出装置。 The abnormality detection device according to claim 2, wherein the abnormality factor specifying unit tries the simulation of the plant in consideration of the factor at the time of abnormality and the factor at the time of normality in the model. 前記正常時の前記モデルは前記モデルを使用したシミュレーション結果を前記プラントにおける実際の状態に合わせ込むことで作成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の異常検出装置。 The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the normal model is created by matching a simulation result using the model with an actual state in the plant. . プラントで発生する異常を、前記プラントの正常時のモデルを使用したシミュレーション結果と前記プラントにおける実際の状態とを比較することで検出する異常検出方法において、
コンピュータが、
シミュレーションにおける誤差を生じさせる正常時の要因を前記モデルに加味した上で、前記プラントのシミュレーションを試行するステップと、
前記シミュレーションを試行するステップによるシミュレーション結果が前記プラントにおける実際の状態と一致した場合には、前記プラントにおいて異常が発生していないと判定するステップと、
を実行することを特徴とする異常検出方法。
In an abnormality detection method for detecting an abnormality occurring in a plant by comparing a simulation result using a normal model of the plant and an actual state in the plant,
Computer
Adding a normal factor causing an error in simulation to the model, and then trying to simulate the plant;
If the simulation result by the step of trying the simulation matches the actual state in the plant, determining that no abnormality has occurred in the plant;
The abnormality detection method characterized by performing.
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