JP2016162024A - Flow rate control system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manage the unsoundness of the flow rate control system of a controller under a higher degree of certainty.SOLUTION: A management index arithmetic unit 53 is provided in a positioner 5. The management index arithmetic unit 53 acquires an opening indication value θ_SP from a controller 4 and the actual opening θ_PV of a valve 2 detected by an opening detection unit 52 on a prescribed sampling cycle Δt, and finds, from the opening indication value θ_SP and actual opening θ_PV of the valve 2 within a prescribed period T that are acquired on sampling cycle Δt, a management index Aj(Aj=ΣΔθ_SPi÷ΣΔθ_PVi) as an index indicating the possibility of unsoundness of the flow rate control system of the controller 4. The management index Aj is sent to a host system 6, the reliability of the management index Aj is evaluated by a management index reliability evaluation unit 63, and a different kind of alarm is issued in accordance with the evaluation result.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

この発明は、配管を流れる流体の流量を制御する流量制御システムに関するものである。   The present invention relates to a flow rate control system that controls the flow rate of a fluid flowing through a pipe.

従来より、化学プラント等においては、その配管(プロセス配管)を通過する流体(プロセス流体)の流量を規制するバルブ(調節弁)に対してポジショナを設け、このポジショナによってバルブの開度を制御するようにしている。このポジショナは、バルブの実開度を検出し、上位の制御装置(コントローラ)から送られてくる開度指示値にバルブの実開度が一致するようにバルブの開度制御を行う。   Conventionally, in a chemical plant or the like, a positioner is provided for a valve (control valve) that regulates the flow rate of a fluid (process fluid) passing through the pipe (process pipe), and the opening degree of the valve is controlled by the positioner. I am doing so. This positioner detects the actual opening degree of the valve and controls the opening degree of the valve so that the actual opening degree of the valve coincides with the opening degree instruction value sent from the host controller (controller).

図10にポジショナを用いた一般的な流量制御システムを示す。同図において、1はプロセス配管、2はプロセス配管1を通過するプロセス流体の流量を規制するバルブ、3はプロセス配管1を通過するプロセス流体の実流量(質量流量や体積流量)を測定する流量計、4はコントローラ、5はバルブ2に付設されたポジショナ、6は上位システムである。   FIG. 10 shows a general flow control system using a positioner. In the figure, 1 is a process pipe, 2 is a valve for regulating the flow rate of the process fluid passing through the process pipe 1, and 3 is a flow rate for measuring an actual flow rate (mass flow rate or volume flow rate) of the process fluid passing through the process pipe 1. A total of 4 is a controller, 5 is a positioner attached to the valve 2, and 6 is a host system.

この流量制御システムにおいて、上位システム6は、コントローラ4へ流量指示値F_SPを与える。コントローラ4は、流量計3によって測定されたプロセス流体の実流量F_PVとコントローラ4から送られてくる流量指示値F_SPとを比較して、両者を一致させるために必要なバルブ2の開度を開度指示値θ_SPとして求める。コントローラ4によって求められた開度指示値θ_SPはポジショナ5へ送られる。ポジショナ5は、バルブ2の実開度θ_PVを検出し、コントローラ4から送られてくる開度指示値θ_SPにバルブ2の実開度θ_PVが一致するようにバルブ2の開度制御を行う。   In this flow control system, the host system 6 gives the flow command value F_SP to the controller 4. The controller 4 compares the actual flow rate F_PV of the process fluid measured by the flow meter 3 with the flow rate instruction value F_SP sent from the controller 4, and opens the opening of the valve 2 necessary to match the both. It is obtained as the degree instruction value θ_SP. The opening instruction value θ_SP obtained by the controller 4 is sent to the positioner 5. The positioner 5 detects the actual opening θ_PV of the valve 2 and controls the opening of the valve 2 so that the actual opening θ_PV of the valve 2 matches the opening instruction value θ_SP sent from the controller 4.

特許第3007587号公報Japanese Patent No. 3007587

しかしながら、このような流量制御システムでは、コントローラ4の流量制御系が不適切に動作すると、コントローラ4からの開度指示値θ_SPがポジショナ5の開度制御系に悪影響を及ぼす可能性がある。このため、コントローラ4の流量制御系の管理について改善が求められていた。   However, in such a flow rate control system, if the flow rate control system of the controller 4 operates improperly, the opening degree instruction value θ_SP from the controller 4 may adversely affect the opening degree control system of the positioner 5. For this reason, the improvement of management of the flow rate control system of the controller 4 has been demanded.

なお、特許文献1には、バルブを駆動する電動アクチュエータの動作にハンチングが生じたことを判定することのできるバルブ用ポジショナが示されている。この特許文献1に示されたバルブ用ポジショナは、電動アクチュエータの制御過程で、電動アクチュエータの動作角度が設定値を中心として所定範囲内で振動的に変化するハンチングが生じたことを判定するハンチング判定手段を備えている。   Patent Document 1 discloses a valve positioner that can determine that hunting has occurred in the operation of an electric actuator that drives a valve. The valve positioner disclosed in Patent Document 1 is a hunting determination that determines, during the control process of an electric actuator, that hunting in which the operating angle of the electric actuator changes in a predetermined range centered on a set value has occurred. Means.

しかしながら、この特許文献1に示されたバルブ用ポジショナは、ポジショナの開度制御系の不健全性によるハンチング現象を検出するものであり、コントローラの流量制御系の不健全性に着目したものではない。   However, the valve positioner disclosed in Patent Document 1 detects a hunting phenomenon due to the unsoundness of the positioner opening control system, and does not focus on the unsoundness of the flow control system of the controller. .

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、より高い確度のもとで、コントローラの流量制御系の不健全性の管理を行うことが可能な流量制御システムを提供することにある。   The present invention has been made to solve such a problem, and the object of the present invention is to manage unsoundness of the flow control system of the controller with higher accuracy. It is to provide a flow control system.

このような目的を達成するために本発明は、配管を流れる流体の流量を制御する流量制御システムにおいて、配管を通過する流体の流量を規制するバルブと、配管を通過する流体の実流量を測定する流量計と、流量計によって測定された流体の実流量と上位から送られてくる流量指示値とを比較して、両者を一致させるために必要なバルブの開度を開度指示値として求めるコントローラと、バルブの実開度を検出し、コントローラから送られてくる開度指示値にバルブの実開度が一致するようにバルブの開度制御を行うポジショナと、開度指示値およびバルブの実開度の少なくとも一方を所定のサンプリング周期で取得し、この所定のサンプリング周期で取得した所定期間内の開度指示値およびバルブの実開度の少なくとも一方から、コントローラの流量制御系の不健全性の可能性を示す指標を管理指標として求める管理指標演算部と、管理指標演算部によって求められた管理指標の信頼性を評価する管理指標信頼性評価部と、管理指標信頼性評価部による管理指標の信頼性の評価結果に応じて異なる種類のアラームを発報するアラーム発報部とを備えることを特徴とする。   In order to achieve such an object, the present invention measures the actual flow rate of a fluid passing through a pipe and a valve for regulating the flow rate of the fluid passing through the pipe in a flow control system that controls the flow rate of the fluid flowing through the pipe. Compare the actual flow rate of the fluid measured by the flow meter and the flow rate instruction value sent from the upper level, and obtain the opening degree of the valve necessary to match the two as the opening degree instruction value A controller, a positioner that detects the actual opening of the valve and controls the opening of the valve so that the actual opening of the valve matches the opening instruction value sent from the controller, and the opening instruction value and the valve At least one of the actual opening is acquired at a predetermined sampling cycle, and the control is performed from at least one of the opening instruction value and the actual opening of the valve within the predetermined period acquired at the predetermined sampling cycle. A management index calculation unit that determines, as a management index, an index that indicates the possibility of unhealthy flow rate control system of the controller; a management index reliability evaluation unit that evaluates the reliability of the management index calculated by the management index calculation unit; And an alarm reporting unit for reporting different types of alarms according to the management index reliability evaluation result by the management index reliability evaluation unit.

本発明において、管理指標演算部は、開度指示値およびバルブの実開度の少なくとも一方を所定のサンプリング周期で取得し、この所定のサンプリング周期で取得した所定期間内の開度指示値およびバルブの実開度の少なくとも一方から、コントローラの流量制御系の不健全性の可能性を示す指標を管理指標として求める。例えば、所定期間内のサンプリング周期毎の開度指示値の変化量の積算値とバルブの実開度の変化量の積算値との比(後述する管理指標Ajに相当)を管理指標として求めたり、所定期間内のサンプリング周期毎のバルブの実開度の変化量の積算値とバルブの実開度の初期値と最終値との差の絶対値との比(後述する管理指標Bjに相当)を管理指標として求めたり、所定期間内のサンプリング周期毎の開度指示値の変化量の積算値と開度指示値の初期値と最終値との差の絶対値との比(後述する管理指標Cjに相当)を管理指標として求めたり、所定期間内のサンプリング周期毎のバルブの実開度と開度指示値との差の絶対値の積算値(後述する管理指標Djに相当)を管理指標として求めたりする。   In the present invention, the management index calculation unit acquires at least one of the opening instruction value and the actual opening of the valve at a predetermined sampling period, and the opening instruction value and the valve within a predetermined period acquired at the predetermined sampling period. An index indicating the possibility of unhealthyness of the flow control system of the controller is obtained as a management index from at least one of the actual opening degrees. For example, a ratio (corresponding to a management index Aj described later) of an integrated value of the change amount of the opening instruction value for each sampling cycle within a predetermined period and an integrated value of the change amount of the actual opening of the valve is obtained as a management index. The ratio between the integrated value of the change amount of the actual opening of the valve and the absolute value of the difference between the initial value and the final value of the actual opening of the valve for each sampling period within a predetermined period (corresponding to a management index Bj described later) As a management index, or a ratio between the integrated value of the change amount of the opening instruction value for each sampling period within a predetermined period and the absolute value of the difference between the initial value and the final value of the opening instruction value (the management index described later) (Corresponding to Cj), or an integrated value (corresponding to a management index Dj described later) of the absolute value of the difference between the actual opening of the valve and the opening instruction value for each sampling period within a predetermined period. Or ask for.

本発明において、管理指標演算部によって求められた管理指標は、その信頼性が管理指標信頼性評価部において評価される。例えば、所定期間内の流量指示値の変更回数に基づいて管理指標の信頼性が評価されたり、ポジショナの開度制御系が正常であるか否かの確認結果に基づいて管理指標の信頼性が評価されたり、コントローラの流量制御系に異常があるか否かの確認結果に基づいて管理指標の信頼性が評価されたりする。アラーム発報部は、管理指標信頼性評価部における管理指標の信頼性の評価結果に応じて、異なる種類のアラームを発報する。これにより、より高い確度のもとで、コントローラの流量制御系の不健全性の管理を行うことが可能となる。   In the present invention, the management index obtained by the management index calculation unit is evaluated for reliability by the management index reliability evaluation unit. For example, the reliability of the management index is evaluated based on the number of changes in the flow rate instruction value within a predetermined period, or the reliability of the management index is determined based on the confirmation result of whether the positioner opening control system is normal. The reliability of the management index is evaluated based on the evaluation result or the confirmation result of whether or not there is an abnormality in the flow control system of the controller. The alarm issuing unit issues different types of alarms according to the evaluation result of the reliability of the management index in the management index reliability evaluation unit. This makes it possible to manage the unsoundness of the flow control system of the controller with higher accuracy.

本発明において、ポジショナの開度制御系が正常であるか否かの確認結果に基づいて管理指標の信頼性を評価する場合、例えば、ポジショナに対してステップ応答テストを行い、このステップ応答テストの結果が良好であった場合に、コントローラの流量制御系に異常がある可能性が高いと判断するようにしたりする。   In the present invention, when evaluating the reliability of the management index based on the confirmation result of whether or not the positioner opening control system is normal, for example, a step response test is performed on the positioner, and the step response test is performed. When the result is good, it is determined that there is a high possibility that there is an abnormality in the flow control system of the controller.

また、本発明において、コントローラの流量制御系に異常があるか否かの確認結果に基づいて管理指標の信頼性を評価する場合、例えば、コントローラへの流量指示値の変化に対するコントローラからの開度指示値の変化を確認し、流量指示値と開度指示値の変化方向が反対であった場合、コントローラの流量制御系に第1の異常がある可能性があると判断し、流量指示値の変化に対して開度指示値が所定時間を超えても変化しなかった場合、コントローラの流量制御系に第2の異常がある可能性があると判断するようにしたりする。   Further, in the present invention, when evaluating the reliability of the management index based on the confirmation result of whether or not there is an abnormality in the flow control system of the controller, for example, the opening from the controller with respect to the change of the flow instruction value to the controller When the change of the indicated value is confirmed, and the change direction of the flow rate indicated value and the opening degree indicated value is opposite, it is determined that there is a possibility that the controller has a first abnormality in the flow rate control system. If the opening instruction value does not change with respect to the change beyond a predetermined time, it is determined that there is a possibility that the controller has a second abnormality in the flow rate control system.

また、本発明では、管理指標演算部によって求められた管理指標の信頼性を評価するが、この場合、求められた管理指標と予め定められた閾値とを比較し、管理指標が閾値を超えたものについてのみ、管理指標の信頼性を評価するようにするとよい。   In the present invention, the reliability of the management index obtained by the management index calculation unit is evaluated. In this case, the obtained management index is compared with a predetermined threshold value, and the management index exceeds the threshold value. It is advisable to evaluate the reliability of management indicators only for items.

本発明によれば、開度指示値およびバルブの実開度の少なくとも一方を所定のサンプリング周期で取得し、この所定のサンプリング周期で取得した所定期間内の開度指示値およびバルブの実開度の少なくとも一方から、コントローラの流量制御系の不健全性の可能性を示す指標を管理指標として求めるようにし、この求めた管理指標の信頼性を評価し、その評価結果に応じて異なる種類のアラームを発報させるようにしたので、より高い確度のもとで、コントローラの流量制御系の不健全性の管理を行うことが可能となる。   According to the present invention, at least one of the opening instruction value and the actual opening of the valve is acquired at a predetermined sampling period, and the opening instruction value and the actual opening of the valve within a predetermined period acquired at the predetermined sampling period. An indicator indicating the possibility of unhealthy controller flow control system is obtained as a management indicator from at least one of the above, and the reliability of the obtained management indicator is evaluated, and different types of alarms are determined according to the evaluation result. Therefore, it is possible to manage the unsoundness of the flow rate control system of the controller with higher accuracy.

本発明に係る流量制御システムの一実施の形態の要部を示す図である。It is a figure which shows the principal part of one Embodiment of the flow control system which concerns on this invention. この流量制御システムの要部の機能ブロック図(実施の形態1の流量制御システムの要部の機能ブロック図)である。It is a functional block diagram of the principal part of this flow control system (functional block diagram of the principal part of the flow control system of Embodiment 1). 流量指示値が変更された場合の通常の応答を示す図である。It is a figure which shows the normal response when the flow rate instruction value is changed. 流量指示値が変更された場合の不適切な応答を示す図である。It is a figure which shows the inappropriate response when a flow rate instruction | indication value is changed. 実施の形態1の流量制御システムにおける管理指標信頼性評価部およびアラーム発報部が行う処理動作を示すフローチャートである。4 is a flowchart illustrating processing operations performed by a management index reliability evaluation unit and an alarm notification unit in the flow rate control system according to the first embodiment. 実施の形態2の流量制御システムの要部の機能ブロック図である。FIG. 6 is a functional block diagram of a main part of a flow rate control system according to a second embodiment. 実施の形態2の流量制御システムにおける管理指標信頼性評価部およびアラーム発報部が行う処理動作を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating processing operations performed by a management index reliability evaluation unit and an alarm notification unit in the flow rate control system of the second embodiment. 実施の形態3の流量制御システムにおける管理指標信頼性評価部およびアラーム発報部が行う処理動作を示すフローチャートである。10 is a flowchart illustrating processing operations performed by a management index reliability evaluation unit and an alarm notification unit in the flow rate control system according to the third embodiment. 実施の形態3の流量制御システムの要部の機能ブロック図である。FIG. 10 is a functional block diagram of a main part of a flow rate control system according to a third embodiment. ポジショナを用いた一般的な流量制御システムを示す図である。It is a figure which shows the general flow control system using a positioner.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施の形態の説明に入る前に、本発明の技術思想(重要な着眼点)について、簡単に説明しておく。本願の発明者は、流量制御系のアクチュエータとしてバルブ(調節弁)が利用される場合、流量制御のフィードバック制御が振動的に開度指示値を与えると、開度指示値に開度が追従する際に、無駄なUターン追従(後述)が発生し得るという問題点を見出した。そして、無駄なUターン追従を管理対象とすることに着眼し、この現象を反映する指標として管理指標を計算し、モニタリングすることで、流量制御系の不健全性の可能性を知ることができることに想到した。以下に説明する実施の形態は、このような技術思想に基づいており、本発明を実現する具体的な例を示すものである。   Prior to the description of the embodiments, the technical idea (important points of focus) of the present invention will be briefly described. When the valve (control valve) is used as an actuator of the flow control system, the inventor of the present application follows the opening instruction value when the feedback control of the flow control gives the opening instruction value in vibration. In this case, a problem was found that useless U-turn tracking (described later) may occur. And, it is possible to know the possibility of unhealthy flow control system by focusing on useless U-turn tracking as a management target, calculating and monitoring a management index as an index reflecting this phenomenon I came up with it. The embodiments described below are based on such a technical idea and show specific examples for realizing the present invention.

図1は本発明に係る流量制御システムの一実施の形態の要部を示す図であり、図10と同一符号は図10を参照して説明した構成要素と同一或いは同等の構成要素を示し、その説明は省略する。図2はこの流量制御システムの要部の機能ブロック図である。   FIG. 1 is a diagram showing a main part of an embodiment of a flow rate control system according to the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 10 denote the same or equivalent components as those described with reference to FIG. The description is omitted. FIG. 2 is a functional block diagram of the main part of the flow control system.

本実施の形態において、コントローラ4は開度指示決定部41を備え、ポジショナ5は開度制御部51と開度検出部52と管理指標演算部53と管理指標送信部54とを備え、上位システム6は流量指示設定部61と管理指標受信部62と管理指標信頼性評価部63とアラーム発報部64と表示部65とを備えている。   In the present embodiment, the controller 4 includes an opening degree instruction determination unit 41, and the positioner 5 includes an opening degree control unit 51, an opening degree detection unit 52, a management index calculation unit 53, and a management index transmission unit 54. 6 includes a flow rate instruction setting unit 61, a management index receiving unit 62, a management index reliability evaluation unit 63, an alarm notification unit 64, and a display unit 65.

このコントローラ4、ポジショナ5、上位システム6における各部の処理動作は、プロセッサや記憶装置からなるハードウェアと、これらのハードウェアと協働して各種機能を実現させるプログラムとによって実現される。具体的には、コンピュータにプログラムがインストールされ、このインストールされたプログラムに従うCPUの処理動作として実現される。   The processing operation of each unit in the controller 4, the positioner 5, and the host system 6 is realized by hardware including a processor and a storage device, and a program that realizes various functions in cooperation with these hardware. Specifically, the program is installed in the computer, and the processing operation of the CPU according to the installed program is realized.

上位システム6において、流量指示設定部61は、コントローラ4へ流量指示値F_SPを送る。コントローラ4において、開度指示決定部41は、上位システム6から送られてくる流量指示値F_SPと流量計3によって測定されたプロセス流体の実流量F_PVとを比較し、両者を一致させるために必要なバルブ2の開度を開度指示値θ_SPとして求め、この求めた開度指示値θ_SPをポジショナ5へ送る。   In the host system 6, the flow rate instruction setting unit 61 sends a flow rate instruction value F_SP to the controller 4. In the controller 4, the opening degree instruction determination unit 41 compares the flow rate instruction value F_SP sent from the host system 6 with the actual flow rate F_PV of the process fluid measured by the flow meter 3, and is necessary for matching them. The opening degree of the correct valve 2 is obtained as an opening degree instruction value θ_SP, and the obtained opening degree instruction value θ_SP is sent to the positioner 5.

ポジショナ5において、開度検出部52はバルブ2の実開度θ_PVを検出し、開度制御部51はコントローラ4から送られてくる開度指示値θ_SPと開度検出部52が検出するバルブ2の実開度θ_PVとが一致するようにバルブ2の開度制御を行う。これにより、プロセス配管1を流れるプロセス流体の流量が上位システム6からの流量指示値F_SPに合わせ込まれる。   In the positioner 5, the opening detector 52 detects the actual opening θ_PV of the valve 2, and the opening controller 51 detects the opening instruction value θ_SP sent from the controller 4 and the valve 2 detected by the opening detector 52. The opening degree of the valve 2 is controlled so that the actual opening degree θ_PV coincides with the actual opening degree θ_PV. As a result, the flow rate of the process fluid flowing through the process pipe 1 is adjusted to the flow rate instruction value F_SP from the host system 6.

ポジショナ5において、管理指標演算部53は、コントローラ4からの開度指示値θ_SPおよび開度検出部52が検出するバルブ2の実開度θ_PVを所定のサンプリング周期Δt(例えば、Δt=50ms)で取得し、このサンプリング周期Δtで取得した所定期間T(例えば、T=20s)内の開度指示値θ_SPおよびバルブ2の実開度θ_PVから、コントローラ4の流量制御系の不健全性の可能性を示す指標として管理指標Ajを所定期間T毎に求める。   In the positioner 5, the management index calculation unit 53 calculates the opening instruction value θ_SP from the controller 4 and the actual opening θ_PV of the valve 2 detected by the opening detection unit 52 at a predetermined sampling period Δt (for example, Δt = 50 ms). The possibility that the flow rate control system of the controller 4 is unhealthy from the opening instruction value θ_SP and the actual opening θ_PV of the valve 2 within a predetermined period T (for example, T = 20 s) acquired at the sampling period Δt. A management index Aj is obtained for each predetermined period T as an index indicating.

ポジショナ5において、管理指標送信部54は、管理指標演算部53が求めた管理指標Ajを上位システム6へデジタル通信で送信する。管理指標Ajについては後述する。   In the positioner 5, the management index transmission unit 54 transmits the management index Aj obtained by the management index calculation unit 53 to the upper system 6 by digital communication. The management index Aj will be described later.

上位システム6において、管理指標受信部62は、ポジショナ5から送られてくる管理指標Ajを受信する。上位システム6において、管理指標信頼性評価部63は、管理指標受信部62が受信した管理指標Ajと予め定められている閾値Athとを比較し、管理指標Ajが閾値Athを超えた場合、管理指標Ajの信頼性を評価し、その信頼性の評価結果をアラーム発報部64へ送る。   In the host system 6, the management index receiving unit 62 receives the management index Aj sent from the positioner 5. In the host system 6, the management index reliability evaluation unit 63 compares the management index Aj received by the management index receiving unit 62 with a predetermined threshold Ath, and if the management index Aj exceeds the threshold Ath, the management index reliability evaluation unit 63 The reliability of the index Aj is evaluated, and the reliability evaluation result is sent to the alarm notification unit 64.

アラーム発報部64は、管理指標信頼性評価部63からの評価結果を受けて、その評価結果に応じて異なる種類のアラームを発報する。このアラームは表示部65に送られる。表示部65はアラーム発報部64からのアラームを画面上でオペレータに通知する。なお、ブザーなどの鳴動音で、アラームをオペレータに通知するようにしてもよい。   The alarm notification unit 64 receives the evaluation result from the management index reliability evaluation unit 63 and issues different types of alarms according to the evaluation result. This alarm is sent to the display unit 65. The display unit 65 notifies the operator of an alarm from the alarm issue unit 64 on the screen. Note that an alarm may be notified to the operator by a ringing sound such as a buzzer.

〔管理指標Ajについて〕
この流量制御システムでは、上位システム6からの流量指示値F_SPが変更されると、それに従ってコントローラ4が開度指示値θ_SPを変更し、ポジショナ5へ送信する。この場合、通常は、図3に示すような応答が得られる。
[About management index Aj]
In this flow rate control system, when the flow rate instruction value F_SP from the host system 6 is changed, the controller 4 changes the opening degree instruction value θ_SP accordingly and transmits it to the positioner 5. In this case, a response as shown in FIG. 3 is usually obtained.

図3は横軸に時間を、縦軸に開度をとり、開度指示値θ_SPと実開度θ_PVの時系列変化をプロットしたものである。開度指示値θ_SPの変化50%→55%に追従して、実開度θ_PVはムダ時間や応答遅れを伴って追従する。応答の様子はバルブ2の大きさなどによって異なる。   FIG. 3 plots time series changes of the opening instruction value θ_SP and the actual opening θ_PV, with time on the horizontal axis and opening on the vertical axis. Following the change 50% → 55% of the opening instruction value θ_SP, the actual opening θ_PV follows with waste time and response delay. The state of response varies depending on the size of the valve 2 and the like.

図4に不適切な応答を示す。この例では、開度指示値θ_SPが50%から一度60%になって、2秒後に55%に変化している。この場合、実開度θ_PVが一度60%に向かって制御され、55%を超えた後、再び55%へ制御されている。このような追従をUターン追従と呼ぶ。   FIG. 4 shows an inappropriate response. In this example, the opening degree instruction value θ_SP is once changed from 50% to 60% and changed to 55% after 2 seconds. In this case, the actual opening θ_PV is once controlled toward 60%, exceeds 55%, and then is controlled again to 55%. Such tracking is called U-turn tracking.

バルブ2には摺動部分が多くあり、摺動距離の積算値をメンテナンスの指標として採用することが一般的に行われている。多く動くとそれだけ故障確率が高くなるので、摺動距離の積算値が大きくなれば、メンテナンスの優先度を高くするなどする。   The valve 2 has many sliding portions, and generally adopting an integrated value of the sliding distance as an index for maintenance. The greater the number of movements, the higher the probability of failure. Therefore, if the integrated value of the sliding distance increases, the priority of maintenance is increased.

図4に示した不適切な応答では、摺動距離の積算値が大きくなる傾向がある。何らかの原因で開度指示値θ_SPが一度大きくなった後、狙いの開度指示値θ_SP(55%)へ落ち着いており、追従した実開度θ_PVが余計に動いていることが分かる。   In the inappropriate response shown in FIG. 4, the integrated value of the sliding distance tends to increase. After the opening instruction value θ_SP has once increased for some reason, it has settled to the target opening instruction value θ_SP (55%), and it can be seen that the actual opening θ_PV that has been followed has moved excessively.

本実施の形態では、図4に示したような現象の結果を反映する指標として、管理指標Ajを使用する。すなわち、開度指示値θ_SPと実開度θ_PVに基づいた指標を計算し、モニタリングすることで、コントローラ4の流量制御系の不健全性の可能性を知るようにする。   In the present embodiment, the management index Aj is used as an index reflecting the result of the phenomenon shown in FIG. That is, by calculating and monitoring an index based on the opening degree instruction value θ_SP and the actual opening degree θ_PV, the possibility of unsoundness of the flow rate control system of the controller 4 is known.

この管理指標Ajは、下記に示す(1)式によって求める。
Aj=ΣΔθ_SPi÷ΣΔθ_PVi ・・・・(1)
This management index Aj is obtained by the following equation (1).
Aj = ΣΔθ_SPi ÷ ΣΔθ_PVi (1)

この(1)式において、Δθ_SPi=|θ_SPi−θ_SPi-1|、Δθ_PVi=|θ_PVi−θ_PVi-1|、θ_SPi,θ_PViの添字のiは開度指示値および実開度のサンプル(サンプリング周期Δt毎のサンプル)、Ajの添字jは管理指標のサンプル(所定周期T毎のサンプル)、ΣΔθ_SPiは所定期間T内のΔθ_SPiの積算値、ΣΔθ_PViは所定期間T内のΔθ_PViの積算値を示す。 In this equation (1), the subscript i of Δθ_SPi = | θ_SPi−θ_SPi −1 |, Δθ_PVi = | θ_PVi−θ_PVi −1 |, θ_SPi, θ_PVi is a sample of the opening instruction value and actual opening (for each sampling period Δt The subscript j of Aj is a management index sample (sample for each predetermined period T), ΣΔθ_SPi is an integrated value of Δθ_SPi within a predetermined period T, and ΣΔθ_PVi is an integrated value of Δθ_PVi within a predetermined period T.

この(1)式で示される管理指標Ajは、所定期間T内のサンプリング周期Δt毎の開度指示値θ_SPiの変化量Δθ_SPiの積算値ΣΔθ_SPiとバルブ2の実開度θ_PViの変化量Δθ_PViの積算値ΣΔθ_PViとの比を示している。   The management index Aj expressed by the equation (1) is an integration of the integrated value ΣΔθ_SPi of the change amount Δθ_SPi of the opening instruction value θ_SPi and the change amount Δθ_PVi of the actual opening θ_PVi of the valve 2 for each sampling period Δt within the predetermined period T. The ratio with the value ΣΔθ_PVi is shown.

開度指示値θ_SPが実開度θ_PVに比べて余分に動いていると、管理指標Ajが大きくなり、無駄なUターン追従の結果であると推測できる。この管理指標Ajをモニタリングすることによって、コントローラ4の流量制御系に不健全性がある可能性を知ることができる。   If the opening instruction value θ_SP moves more than the actual opening θ_PV, the management index Aj becomes large, and it can be estimated that this is a result of useless U-turn tracking. By monitoring this management index Aj, it is possible to know the possibility that the flow rate control system of the controller 4 is unhealthy.

例えば、図3に示した通常の応答時の管理指標AjはAj=1.00となるのに対し、図4に示した不適切な応答時のAjはAj=1.23となる(iは50msごとサンプル、jは20sごとサンプルの場合)。   For example, the management index Aj at the normal response shown in FIG. 3 is Aj = 1.00, whereas Aj at the inappropriate response shown in FIG. 4 is Aj = 1.23 (i is Samples every 50 ms, j is every 20 s).

正常な開度指示値θ_SPであれば管理指標Ajは1.00に近く、管理指標Ajが1.00から大きくなるにつれて、コントローラ4の流量制御系の不健全性が原因でバルブ2の摺動距離が無駄に大きくなっている可能性が高い。   If the opening degree instruction value θ_SP is normal, the management index Aj is close to 1.00, and as the management index Aj increases from 1.00, the sliding of the valve 2 due to the unhealthyness of the flow control system of the controller 4 There is a high possibility that the distance is unnecessarily large.

そこで、本実施の形態の流量制御システムでは、ポジショナ5に設けた管理指標演算部53で所定期間Tが経過する毎に管理指標Ajを求め、この所定期間T毎の管理指標Ajを上位システム6でモニタリングし、管理指標Ajが閾値Athを超えた場合に自動的にアラームを発報することで、コントローラ4の流量制御系の不健全性の管理を実現する。   Therefore, in the flow rate control system according to the present embodiment, the management index Aj is obtained every time the predetermined period T elapses in the management index calculation unit 53 provided in the positioner 5, and the management index Aj for each predetermined period T is obtained from the upper system 6. Monitoring is performed, and when the management index Aj exceeds the threshold value Ath, an alarm is automatically issued, thereby realizing unhealthy management of the flow control system of the controller 4.

なお、管理指標Ajを求める際の積算時間は、すなわち管理指標演算部53での所定期間T(所定期間T内のサンプル数I)は、以下の(1),(2)のような方針で決定する。
(1)制御目的の時定数に応じて定める(例:温調対象の時定数より十分に短いこと)。
※通常の温度設定値変更に伴う開度指示値θ_SPの変更は不健全とは言えない。
(2)バルブの作動速度(全閉→全開にかかる時間)に応じて決める(例:バルブの作動速度より十分に長いこと)。
※実開度θ_PVの動作よりは十分長くないと管理指標の意味がない。
The accumulated time for obtaining the management index Aj, that is, the predetermined period T (the number of samples I within the predetermined period T) in the management index calculation unit 53 is based on the following policies (1) and (2). decide.
(1) It is determined according to the time constant for the purpose of control (eg, it is sufficiently shorter than the time constant for temperature control).
* The change of the opening command value θ_SP accompanying the normal temperature setting value change is not unhealthy.
(2) It is determined according to the valve operating speed (the time required from fully closed to fully open) (eg, sufficiently longer than the valve operating speed).
* The management index is meaningless unless it is sufficiently longer than the actual opening θ_PV.

〔管理指標のバリエーション〕
上述した実施の形態では、コントローラ4の流量制御系の不健全性の可能性を示す指標として上記(1)式で示される管理指標Ajを求めるようにしたが、同様の管理指標としては他にも色々なものが考えられる。
[Variations of management indicators]
In the above-described embodiment, the management index Aj represented by the above equation (1) is obtained as an index indicating the possibility of unhealthyness of the flow rate control system of the controller 4, but other similar management indices are available. There are various things.

〔管理指標Bj:所定期間(積算時間)Tにおけるθ_PVの初期値と最終値も利用する〕
例えば、最終的に到達したい値への最端経路と実際に通った経路(絶対値の積算値)との差を評価するものとして、下記の(2)式で示される管理指標Bjを用いる。
[Management index Bj: Initial value and final value of θ_PV in a predetermined period (integrated time) T are also used]
For example, the management index Bj expressed by the following equation (2) is used to evaluate the difference between the endmost route to the value that is finally desired to be reached and the route that has actually passed (the absolute value integrated value).

Bj=ΣΔθ_PVi÷(|θ_PVi_Ij−θ_PVi_Ej|) ・・・・(2)
この(2)式において、θ_PVi_Ijはサンプルjの始めの時刻のθ_PVの値〔%〕、θ_PVi_Ejはサンプルjの最後の時刻のθ_PVの値〔%〕を示す。
Bj = ΣΔθ_PVi ÷ (| θ_PVi_Ij−θ_PVi_Ej |) (2)
In the equation (2), θ_PVi_Ij represents the value [%] of θ_PV at the start time of the sample j, and θ_PVi_Ej represents the value [%] of θ_PV at the last time of the sample j.

上記(2)式で示される管理指標Bjは、所定期間T内のサンプリング周期Δt毎のバルブ2の実開度θ_PViの変化量Δθ_PViの積算値ΣΔθ_PViとバルブ2の実開度θ_PViの初期値θ_PVi_Ijと最終値θ_PVi_Ejとの差の絶対値|θ_PVi_Ij−θ_PVi_Ej|との比を示している。   The management index Bj represented by the above equation (2) is obtained by integrating the integrated value ΣΔθ_PVi of the change amount Δθ_PVi of the actual opening θ_PVi of the valve 2 and the initial value θ_PVi_Ij of the actual opening θ_PVi of the valve 2 for each sampling period Δt within the predetermined period T. And the absolute value | θ_PVi_Ij−θ_PVi_Ej | of the difference between the final value θ_PVi_Ej and the final value θ_PVi_Ej.

管理指標Bjが1より大きい場合、θ_PVがその最終値へ向かう最短経路に比べて無駄な経路を通っていることになる。所定期間(積算時間)Tがθ_PVの応答速度よりも十分に大きければ、コントローラ4の流量制御系の不健全性が原因で、バルブ2の摺動距離が無駄に増加している可能性を示唆することができる。   When the management index Bj is greater than 1, θ_PV is passing through a useless route compared to the shortest route toward the final value. If the predetermined period (integrated time) T is sufficiently larger than the response speed of θ_PV, it is suggested that the sliding distance of the valve 2 may be increased unnecessarily due to the unsoundness of the flow control system of the controller 4. can do.

〔管理指標Cj:所定期間(積算時間)Tにおけるθ_SPの初期値と最終値も利用する〕
管理指標Bjと同様、最終的に到達したい値への最端経路と実際に通った経路(絶対値の積算値)の差を評価するものとして、下記の(3)式で示される管理指標Cjを用いる。
[Management index Cj: Initial value and final value of θ_SP in a predetermined period (integrated time) T are also used]
Similar to the management index Bj, the management index Cj represented by the following equation (3) is used to evaluate the difference between the most extreme path to the value to be finally reached and the actual path (the integrated value of the absolute value). Is used.

Cj=ΣΔθ_SPi÷(|θ_SPi_Ij−θ_SPi_Ej|) ・・・・(3)
この(3)式において、θ_SPi_Ijはサンプルjの始めの時刻のθ_SPの値〔%〕、θ_SPi_Ejはサンプルjの最後の時刻のθ_SPの値〔%〕を示す。
Cj = ΣΔθ_SPi ÷ (| θ_SPi_Ij−θ_SPi_Ej |) (3)
In the equation (3), θ_SPi_Ij represents the value [%] of θ_SP at the start time of the sample j, and θ_SPi_Ej represents the value [%] of θ_SP at the last time of the sample j.

上記(3)式で示される管理指標Cjは、所定期間T内のサンプリング周期Δt毎の開度指示値θ_SPiの変化量Δθ_SPiの積算値ΣΔθ_SPiと開度指示値θ_SPiの初期値θ_SPi_Ijと最終値θ_SPi_Ejとの差の絶対値|θ_SPi_Ij−θ_SPi_Ej|との比を示している。   The management index Cj expressed by the above equation (3) includes the integrated value ΣΔθ_SPi of the change amount Δθ_SPi of the opening instruction value θ_SPi and the initial value θ_SPi_Ij and the final value θ_SPi_Ej of the opening instruction value θ_SPi for each sampling period Δt within the predetermined period T. And the absolute value | θ_SPi_Ij−θ_SPi_Ej |.

管理指標Cjが1より大きい場合、θ_SPがその最終値へ向かう最短経路に比べて無駄な経路を通っている傾向を示している。但し、上位システム6の制御機能の結果、そのようなθ_SPの変化を要求している可能性があるという点で、管理指標Bjとは特徴が異なり、利用には注意が必要である。   When the management index Cj is larger than 1, it indicates that θ_SP tends to pass a useless route compared to the shortest route toward the final value. However, it is different from the management index Bj in that there is a possibility that such a change in θ_SP may be requested as a result of the control function of the host system 6, and attention should be paid to its use.

〔管理指標Dj:θ_PViとθ_SPiとの差も利用する〕
バルブ2の実開度θ_PViと開度指示値θ_SPiとの差をEi=θ_PVi−θ_SPiとした場合、|Ei|の積算値が大きな場合、無駄な開度指示値θ_SPのUターンに伴い、実開度θ_PViも無駄な動きをしている可能性が高い。そこで、この|Ei|の積算値に着目し、下記の(4)式で示される管理指標Djを用いる。
[Management index Dj: The difference between θ_PVi and θ_SPi is also used]
When the difference between the actual opening θ_PVi of the valve 2 and the opening instruction value θ_SPi is Ei = θ_PVi−θ_SPi, if the integrated value of | Ei | is large, the actual opening degree instruction value θ_SP is accompanied by a U-turn. There is a high possibility that the opening θ_PVi is also moving in vain. Therefore, paying attention to the integrated value of | Ei |, the management index Dj expressed by the following equation (4) is used.

Dj=Σ|Ei| ・・・・(4)
この(4)式において、Σ|Ei|は所定期間T内の|Ei|の積算値を示す。
Dj = Σ | Ei | (4)
In this equation (4), Σ | Ei | represents an integrated value of | Ei | within a predetermined period T.

上記(4)式で示される管理指標Djは、所定期間T内のサンプリング周期Δt毎のバルブ2の実開度θ_PViと開度指示値θ_SPiとの差の絶対値|Ei|の積算値を示している。   The management index Dj expressed by the above equation (4) indicates the integrated value of the absolute value | Ei | of the difference between the actual opening θ_PVi of the valve 2 and the opening instruction value θ_SPi for each sampling period Δt within the predetermined period T. ing.

バルブ2の実開度θ_PViは開度指示値θ_SPiから遅れるため、管理指標Djはある程度の大きさを持つ管理指標である。絶対値の評価はできないが、管理指標Djの時系列変化から相対的にコントローラ4の流量制御系の不健全性の可能性を示す指標になり得る。例えば、同じ開度付近の制御が続いているにも拘わらず、管理指標Djが大きくなる傾向にある場合など、コントローラ4の流量制御系に不健全性がある可能性が高い。   Since the actual opening θ_PVi of the valve 2 is delayed from the opening instruction value θ_SPi, the management index Dj is a management index having a certain size. Although the absolute value cannot be evaluated, it can be an index indicating the possibility of unsoundness of the flow control system of the controller 4 relative to the time series change of the management index Dj. For example, there is a high possibility that the flow rate control system of the controller 4 is unhealthy when, for example, the management index Dj tends to increase despite the control around the same opening degree.

図5に上位システム6における管理指標信頼性評価部63およびアラーム発報部64が行う処理動作のフローチャートを示す。   FIG. 5 shows a flowchart of processing operations performed by the management index reliability evaluation unit 63 and the alarm notification unit 64 in the host system 6.

コントローラ4への流量指示値F_SPの変更の頻度が確認できると、コントローラ4の流量制御系の不健全性の可能性を示す指標に対する確度が上がる。流量指示値F_SPが頻繁に変更されていれば、流量制御系の開度指示値θ_SPiが変更されるのは不健全ではない可能性が高い。一方で、流量指示値F_SPの変更がないか、または1回しか変更されていないときに管理指標Ajが大きくなることは、流量制御系の不健全性が疑われる。   If the frequency of change of the flow rate instruction value F_SP to the controller 4 can be confirmed, the accuracy with respect to an index indicating the possibility of unhealthy flow rate control system of the controller 4 increases. If the flow rate instruction value F_SP is frequently changed, it is highly likely that the opening degree instruction value θ_SPi of the flow rate control system is not unhealthy. On the other hand, when the flow rate instruction value F_SP has not been changed or has been changed only once, the management index Aj becomes large, and the unhealthyness of the flow rate control system is suspected.

そこで、本実施の形態(実施の形態1)では、管理指標信頼性評価部63において、管理指標受信部62が受信した管理指標Ajと予め定められている閾値Athとを比較し(ステップS101)、管理指標Ajが閾値Athを超えた場合(ステップS101のYES)、コントローラ4への流量指示値F_SPの変更が1回よりも多いか否かをチェックし(ステップS102)、そのチェック結果を管理指標Ajの信頼性の評価結果としてアラーム発報部64へ送る。   Therefore, in the present embodiment (Embodiment 1), the management index reliability evaluation unit 63 compares the management index Aj received by the management index receiving unit 62 with a predetermined threshold Ath (step S101). When the management index Aj exceeds the threshold value Ath (YES in step S101), it is checked whether or not the flow rate instruction value F_SP to the controller 4 is changed more than once (step S102), and the check result is managed. The result is sent to the alarm reporting unit 64 as an evaluation result of the reliability of the index Aj.

アラーム発報部64は、管理指標信頼性評価部63からの管理指標Ajの信頼性の評価結果を受けて、コントローラ4への流量指示値F_SPの変更が1回よりも多い場合にはアラーム1を発報し(ステップS103)、コントローラ4への流量指示値F_SPの変更が1回よりも少ない場合にはアラーム2を発報する(ステップS104)。   The alarm reporting unit 64 receives the evaluation result of the reliability of the management index Aj from the management index reliability evaluation unit 63, and when the change of the flow rate instruction value F_SP to the controller 4 is more than once, the alarm 1 (Step S103), and if the change in the flow rate instruction value F_SP to the controller 4 is less than once, alarm 2 is issued (step S104).

この場合、アラーム1とアラーム2とはそのアラームの種別が異なり、アラーム2はアラーム1よりも流量制御系の不健全性の疑いが強いことを示す。すなわち、アラーム2の方がアラーム1よりも、流量制御系に不健全性がある虞が相対的に高いことを示す。   In this case, alarm 1 and alarm 2 have different alarm types, and alarm 2 is more likely than alarm 1 to be more suspicious of the flow control system. That is, the alarm 2 is relatively more likely than the alarm 1 to be unhealthy in the flow control system.

〔実施の形態2〕
実施の形態1では、コントローラ4への流量指示値F_SPの変更回数に基づいて管理指標Ajの信頼性を評価するようにしたが、実施の形態2では、ポジショナ5の開度制御系が正常であるか否かの確認結果に基づいて管理指標Ajの信頼性を評価するものとする。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, the reliability of the management index Aj is evaluated based on the number of changes of the flow rate instruction value F_SP to the controller 4, but in the second embodiment, the opening control system of the positioner 5 is normal. Assume that the reliability of the management index Aj is evaluated based on the confirmation result of whether or not there is.

ポジショナ5の開度制御系が正常であることを確認できると、コントローラ4の流量制御系の不健全性に対する確度が上がる。そこで、実施の形態2では、管理指標Ajが閾値Athを超えたバルブ3に対して、プラント停止時に、例えばステップ応答テストなどを実施することで、ポジショナ5の開度制御系が正常であるか否かを確認し、その確認結果を管理指標信頼性評価部63へ与えるものとする(図6参照)。   If it can be confirmed that the position control system of the positioner 5 is normal, the accuracy with respect to the unsoundness of the flow control system of the controller 4 is increased. Therefore, in the second embodiment, whether or not the opening degree control system of the positioner 5 is normal by performing, for example, a step response test or the like when the plant is stopped with respect to the valve 3 whose management index Aj exceeds the threshold value Ath. Confirm whether or not and give the confirmation result to the management index reliability evaluation unit 63 (see FIG. 6).

この場合、管理指標信頼性評価部63は、管理指標Ajが大きく(図7:ステップS201のYES)、ステップ応答テストの結果が良好であった場合には(ステップS202のYES)、コントローラ4の流量制御系に異常がある可能性が高いと判断し、その旨の評価結果をアラーム発報部64へ送る。ステップ応答テストの結果が良好でなかった場合には(ステップS202のNO)、コントローラ4の流量制御系に異常がある可能性は低いと判断し、その旨の評価結果をアラーム発報部64へ送る。   In this case, if the management index Aj is large (FIG. 7: YES in step S201) and the result of the step response test is good (YES in step S202), the management index reliability evaluation unit 63 It is determined that there is a high possibility that there is an abnormality in the flow control system, and an evaluation result to that effect is sent to the alarm notification unit 64. If the result of the step response test is not good (NO in step S202), it is determined that the possibility that there is an abnormality in the flow rate control system of the controller 4 is low, and the evaluation result to that effect is sent to the alarm notification unit 64. send.

アラーム発報部64は、管理指標信頼性評価部63からの評価結果を受けて、コントローラ4の流量制御系に異常がある可能性が高いと判断されている場合にはアラーム3を発報し(ステップS203)、コントローラ4の流量制御系に異常がある可能性が低いと判断されている場合にはアラーム4を発報する(ステップS204)。   The alarm reporting unit 64 receives the evaluation result from the management index reliability evaluating unit 63, and issues an alarm 3 when it is determined that there is a high possibility that the flow rate control system of the controller 4 is abnormal. (Step S203), if it is determined that there is a low possibility of an abnormality in the flow rate control system of the controller 4, the alarm 4 is issued (Step S204).

この場合、アラーム3とアラーム4とはそのアラームの種別が異なり、アラーム4はアラーム3よりも流量制御系の不健全性の疑いが強いことを示す。すなわち、アラーム4の方がアラーム3よりも、流量制御系に不健全性がある虞が相対的に高いことを示す。   In this case, the alarm 3 and the alarm 4 have different alarm types, and the alarm 4 has a higher suspicion of unhealthy flow control system than the alarm 3. That is, the alarm 4 is relatively more likely than the alarm 3 to be unhealthy in the flow control system.

〔実施の形態3〕
実施の形態2では、ポジショナ5の開度制御系が正常であるか否かの確認結果に基づいて管理指標Ajの信頼性を評価するものとしたが、実施の形態3では、コントローラ4の流量制御系に異常があるか否かの確認結果に基づいて管理指標Ajの信頼性を評価するものとする。
[Embodiment 3]
In the second embodiment, the reliability of the management index Aj is evaluated based on the confirmation result of whether or not the opening control system of the positioner 5 is normal. However, in the third embodiment, the flow rate of the controller 4 Assume that the reliability of the management index Aj is evaluated based on the confirmation result of whether or not there is an abnormality in the control system.

コントローラ4の流量制御系に大きな異常があることを確認できると、コントローラ4の流量制御系の不健全性に対する確度が上がる。そこで、実施の形態3では、管理指標Ajが閾値Athを超えた場合、管理指標信頼性評価部63において、コントローラ4の流量制御系に異常があるか否かを確認するものとする。   If it can be confirmed that there is a large abnormality in the flow control system of the controller 4, the accuracy with respect to the unhealthyness of the flow control system of the controller 4 increases. Therefore, in the third embodiment, when the management index Aj exceeds the threshold value Ath, the management index reliability evaluation unit 63 checks whether there is an abnormality in the flow control system of the controller 4.

コントローラ4の流量制御系の異常として2つの事例を以下に挙げる。
(1)開度指示値の反対方向への指示(事例1)
流量指示値F_SPを増加させる信号に対して、開度指示値θ_SPが減少する指示をコントローラ4がポジショナ5へ与えた場合である。制御ループのゲインの正負が反対であるなど、致命的な異常がコントローラ4に存在すると予想される。
(2)開度指示値が動かない(事例2)
流量指示値F_SPが変更されたにも拘わらず、開度指示値θ_SPが動かないケースであり、コントローラ4の動きが非常に遅くなっているという異常が予想される。
Two examples of abnormalities in the flow control system of the controller 4 are given below.
(1) Instruction in the direction opposite to the opening instruction value (Case 1)
This is a case where the controller 4 gives an instruction for decreasing the opening degree instruction value θ_SP to the positioner 5 with respect to a signal for increasing the flow rate instruction value F_SP. It is expected that a fatal abnormality exists in the controller 4, such as whether the gain of the control loop is opposite.
(2) Opening indication value does not move (Case 2)
Although the flow rate instruction value F_SP is changed, the opening degree instruction value θ_SP does not move, and it is expected that the controller 4 moves very slowly.

図8にこの2つの事例を想定した場合のフローチャートを示し、図9に図6に対応する機能ブロック図を示す。   FIG. 8 shows a flowchart when these two cases are assumed, and FIG. 9 shows a functional block diagram corresponding to FIG.

管理指標信頼性評価部63は、前回からの流量指示値F_SPの変化幅が予め定められた閾値e_F_SP以上であるか否かをチェックし(ステップS301)、前回からの流量指示値F_SPの変化幅が閾値e_F_SP以上であれば(ステップS301のYES)、タイマをカウントアップしたうえ(ステップS302)、前回からの開度指示値θ_SPの変化幅が閾値e_θ_SP以上であるか否かをチェックする(ステップS303)。前回からの開度指示値θ_SPの変化幅が閾値e_θ_SP以上でなければ(ステップS303のNO)、ステップS304を経てステップS302に戻り、ステップS302〜304の処理を繰り返す。   The management index reliability evaluation unit 63 checks whether or not the change rate of the flow rate instruction value F_SP from the previous time is equal to or greater than a predetermined threshold e_F_SP (step S301), and the change range of the flow rate command value F_SP from the previous time. Is greater than or equal to the threshold e_F_SP (YES in step S301), the timer is counted up (step S302), and it is checked whether or not the change width of the opening instruction value θ_SP from the previous time is equal to or greater than the threshold e_θ_SP (step). S303). If the change range of the opening instruction value θ_SP from the previous time is not equal to or greater than the threshold value e_θ_SP (NO in step S303), the process returns to step S302 through step S304, and the processes in steps S302 to 304 are repeated.

管理指標信頼性評価部63は、ステップS302〜304の処理の繰り返し中、前回からの開度指示値θ_SPの変化幅が閾値e_θ_SP以上となると(ステップS303のYES)、流量指示値F_SPの変化方向と開度指示値θ_SPの変化方向が反対か否かをチェックし(ステップS305)、流量指示値F_SPの変化方向と開度指示値θ_SPの変化方向が反対であれば(ステップS305のYES)、コントローラ4の流量制御系に第1の異常(事例1の異常)がある可能性があると判断し、その旨の評価結果をアラーム発報部64へ送る。   If the change range of the opening instruction value θ_SP from the previous time becomes equal to or greater than the threshold value e_θ_SP during the repetition of the processes of steps S302 to S304 (YES in step S303), the management index reliability evaluation unit 63 changes the direction of the flow instruction value F_SP. And whether the change direction of the opening instruction value θ_SP is opposite (step S305). If the change direction of the flow instruction value F_SP is opposite to the change direction of the opening instruction value θ_SP (YES in step S305), It is determined that there is a possibility that the flow rate control system of the controller 4 has a first abnormality (abnormality in case 1), and an evaluation result to that effect is sent to the alarm reporting unit 64.

管理指標信頼性評価部63は、ステップS302〜304の処理の繰り返し中、前回からの開度指示値θ_SPの変化幅が閾値e_θ_SP以上とならず(ステップS303のNO)、ステップS302でのタイマのカウント値が所定値Nを超えると(ステップS304のYES)、コントローラ4の流量制御系に第2の異常(事例2の異常)がある可能性があると判断し、その旨の評価結果をアラーム発報部64へ送る。   During the repetition of the processing of steps S302 to 304, the management index reliability evaluation unit 63 does not make the change width of the opening instruction value θ_SP from the previous time equal to or greater than the threshold e_θ_SP (NO in step S303), and the timer in step S302 If the count value exceeds the predetermined value N (YES in step S304), it is determined that there is a possibility that the flow rate control system of the controller 4 has a second abnormality (abnormality in case 2), and an evaluation result to that effect is alarmed. It is sent to the reporting unit 64.

アラーム発報部64は、管理指標信頼性評価部63からの評価結果を受けて、コントローラ4の流量制御系に第1の異常がある可能性があると判断されている場合にはアラーム5を発報し(ステップS306)、コントローラ4の流量制御系に第2の異常がある可能性があると判断されている場合にはアラーム6を発報する(ステップS307)。この場合、アラーム5とアラーム6とはそのアラームの種別が異なり、アラーム5はアラーム6よりも流量制御系の不健全性が高いことを示す。   The alarm reporting unit 64 receives the evaluation result from the management index reliability evaluation unit 63, and if it is determined that there is a possibility that the flow rate control system of the controller 4 has the first abnormality, the alarm reporting unit 64 An alarm is issued (step S306), and if it is determined that there is a possibility of a second abnormality in the flow rate control system of the controller 4, an alarm 6 is issued (step S307). In this case, alarm 5 and alarm 6 have different alarm types, and alarm 5 indicates that the unhealthyness of the flow rate control system is higher than that of alarm 6.

なお、上述した実施の形態では、管理指標演算部53をポジショナ5へ設けるようにしたが、上位システム6に設けるようにしてもよい。また、逆に、管理指標信頼性評価部63やアラーム発報部64をポジショナ5に設けるようにしたりしてもよく、各種の変形が自在である。   In the above-described embodiment, the management index calculation unit 53 is provided in the positioner 5, but may be provided in the host system 6. Conversely, the management index reliability evaluation unit 63 and the alarm notification unit 64 may be provided in the positioner 5, and various modifications are possible.

〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
[Extension of the embodiment]
The present invention has been described above with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the technical idea of the present invention.

1…プロセス配管、2…バルブ、3…流量計、4…コントローラ、5…ポジショナ、6…上位システム、41…開度指示決定部、51…開度制御部、52…開度検出部、53…管理指標演算部、54…管理指標送信部、61…流量指示設定部、62…管理指標受信部、63…管理指標信頼性評価部、64…アラーム発報部、65…表示部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Process piping, 2 ... Valve, 3 ... Flow meter, 4 ... Controller, 5 ... Positioner, 6 ... Host system, 41 ... Opening direction determination part, 51 ... Opening control part, 52 ... Opening degree detection part, 53 ... management index calculation unit, 54 ... management index transmission unit, 61 ... flow rate instruction setting unit, 62 ... management index reception unit, 63 ... management index reliability evaluation unit, 64 ... alarm reporting unit, 65 ... display unit.

Claims (7)

配管を流れる流体の流量を制御する流量制御システムにおいて、
前記配管を通過する流体の流量を規制するバルブと、
前記配管を通過する流体の実流量を測定する流量計と、
前記流量計によって測定された流体の実流量と上位から送られてくる流量指示値とを比較して、両者を一致させるために必要な前記バルブの開度を開度指示値として求めるコントローラと、
前記バルブの実開度を検出し、前記コントローラから送られてくる開度指示値に前記バルブの実開度が一致するように前記バルブの開度制御を行うポジショナと、
前記開度指示値および前記バルブの実開度の少なくとも一方を所定のサンプリング周期で取得し、この所定のサンプリング周期で取得した所定期間内の開度指示値およびバルブの実開度の少なくとも一方から、前記コントローラの流量制御系の不健全性の可能性を示す指標を管理指標として求める管理指標演算部と、
前記管理指標演算部によって求められた管理指標の信頼性を評価する管理指標信頼性評価部と、
前記管理指標信頼性評価部による前記管理指標の信頼性の評価結果に応じて異なる種類のアラームを発報するアラーム発報部と
を備えることを特徴とする流量制御システム。
In the flow rate control system that controls the flow rate of the fluid flowing through the piping,
A valve for regulating the flow rate of the fluid passing through the pipe;
A flow meter for measuring the actual flow rate of the fluid passing through the pipe;
A controller that compares the actual flow rate of the fluid measured by the flow meter with the flow rate instruction value sent from the host, and obtains the opening degree of the valve necessary to match the two as the opening degree instruction value;
A positioner that detects the actual opening of the valve and controls the opening of the valve so that the actual opening of the valve matches an opening instruction value sent from the controller;
At least one of the opening instruction value and the actual opening of the valve is acquired at a predetermined sampling period, and from at least one of the opening instruction value and the actual opening of the valve within a predetermined period acquired at the predetermined sampling period A management index calculation unit for obtaining an index indicating the possibility of unhealthy flow rate control system of the controller as a management index;
A management index reliability evaluation unit that evaluates the reliability of the management index obtained by the management index calculation unit;
A flow rate control system comprising: an alarm notification unit that issues different types of alarms according to a result of evaluation of reliability of the management index by the management index reliability evaluation unit.
請求項1に記載された流量制御システムにおいて、
前記管理指標信頼性評価部は、
前記所定期間内の前記流量指示値の変更回数に基づいて前記管理指標の信頼性を評価する
ことを特徴とする流量制御システム。
The flow control system according to claim 1,
The management index reliability evaluation unit
The flow rate control system characterized in that the reliability of the management index is evaluated based on the number of changes of the flow rate instruction value within the predetermined period.
請求項1に記載された流量制御システムにおいて、
前記管理指標信頼性評価部は、
前記ポジショナの開度制御系が正常であるか否かの確認結果に基づいて前記管理指標の信頼性を評価する
ことを特徴とする流量制御システム。
The flow control system according to claim 1,
The management index reliability evaluation unit
A flow rate control system characterized in that the reliability of the management index is evaluated based on a confirmation result of whether or not the position control system of the positioner is normal.
請求項1に記載された流量制御システムにおいて、
前記管理指標信頼性評価部は、
前記コントローラの流量制御系に異常があるか否かの確認結果に基づいて前記管理指標の信頼性を評価する
ことを特徴とする流量制御システム。
The flow control system according to claim 1,
The management index reliability evaluation unit
A flow rate control system characterized in that the reliability of the management index is evaluated based on a confirmation result of whether or not there is an abnormality in the flow rate control system of the controller.
請求項3に記載された流量制御システムにおいて、
前記管理指標信頼性評価部は、
前記ポジショナに対して行われたステップ応答テストの結果が良好であった場合、前記コントローラの流量制御系に異常がある可能性が高いと判断する
ことを特徴とする流量制御システム。
The flow control system according to claim 3,
The management index reliability evaluation unit
When the result of the step response test performed on the positioner is good, it is determined that there is a high possibility that there is an abnormality in the flow control system of the controller.
請求項4に記載された流量制御システムにおいて、
前記管理指標信頼性評価部は、
前記コントローラへの流量指示値の変化に対する前記コントローラからの開度指示値の変化を確認し、流量指示値と開度指示値の変化方向が反対であった場合、前記コントローラの流量制御系に第1の異常がある可能性があると判断し、流量指示値の変化に対して開度指示値が所定時間を超えても変化しなかった場合、前記コントローラの流量制御系に第2の異常がある可能性があると判断する
ことを特徴とする流量制御システム。
The flow control system according to claim 4, wherein
The management index reliability evaluation unit
When the change of the opening instruction value from the controller with respect to the change of the flow instruction value to the controller is confirmed, and the change direction of the flow instruction value and the opening instruction value is opposite, the flow control system of the controller If it is determined that there is a possibility that there is an abnormality of 1 and the opening degree indication value does not change even after a predetermined time with respect to the change of the flow indication value, a second abnormality is present in the flow control system of the controller. A flow control system characterized by determining that there is a possibility.
請求項1〜6の何れか1項に記載された流量制御システムにおいて、
前記管理指標信頼性評価部は、
前記管理指標演算部によって求められた管理指標と予め定められた閾値とを比較し、前記管理指標が前記閾値を超えたものについて、前記管理指標の信頼性を評価する
ことを特徴とする流量制御システム。
In the flow control system according to any one of claims 1 to 6,
The management index reliability evaluation unit
The flow rate control characterized by comparing the management index obtained by the management index calculation unit with a predetermined threshold value, and evaluating the reliability of the management index when the management index exceeds the threshold value system.
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