JP2017091181A - Field apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラントに設置されるフィールド機器に関する。 The present invention relates to a field device installed in a plant.
従来から、プラントや工場等(以下、これらを総称する場合には「プラント」という)においては、フィールド機器と呼ばれる現場機器(測定器、操作器)と、これらを制御するコントローラとが接続された分散制御システム(DCS:Distributed Control System)が構築されており、高度な自動操業が実現されている。 Conventionally, in plants, factories, and the like (hereinafter referred to as “plants” when these are collectively referred to), field devices (measuring instruments, operation devices) called field devices and controllers that control them are connected. A distributed control system (DCS) has been established, and advanced automatic operation has been realized.
このような分散制御システムが構築されたプラントにおいて、例えば、フィールド機器は測定値(流量、圧力、および温度等)を外部機器に送信し、外部機器はフィールド機器から受信した測定値に基づいて異常診断を行っている(例えば、特許文献1および2参照)。 In a plant in which such a distributed control system is constructed, for example, field devices transmit measured values (flow rate, pressure, temperature, etc.) to external devices, and external devices are abnormal based on measured values received from field devices. Diagnosis is performed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、フィールド機器の測定周期は短いため、フィールド機器が測定周期ごとに測定値を外部機器に送信すると、通信経路におけるトラフィックが増大する場合があった。トラフィックの増大を防止するため、フィールド機器が測定値を間引いてコントローラに送信しようとすると、測定値のリアルタイム性が失われ、プラントの診断に用いられる管理指標を正確に算出できない場合があった。 However, since the measurement cycle of the field device is short, when the field device transmits a measurement value to the external device every measurement cycle, traffic on the communication path may increase. In order to prevent an increase in traffic, when a field device attempts to thin out a measured value and send it to the controller, the real-time property of the measured value is lost, and a management index used for diagnosis of the plant may not be accurately calculated.
そこで、本発明は、通信経路におけるトラフィックの増大を防止するとともに、管理指標を正確に算出することができるフィールド機器を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a field device capable of accurately calculating a management index while preventing an increase in traffic on a communication path.
本発明の請求項1に記載のフィールド機器(100)は、プラントに設置されたフィールド機器であって、前記プラントにおける測定対象を第1の周期で測定することにより得られた測定値を出力するセンサ(110,115)と、前記センサから出力された前記測定値に基づき、プロセス値を算出するプロセス値算出部(131)と、前記プロセス値算出部により算出された前記プロセス値を用いて、前記第1の周期よりも長い第2の周期で前記プラントの診断に用いられる管理指標を算出する管理指標算出部(132)と、を有する。
本発明の請求項2に記載のフィールド機器は、請求項1において、前記管理指標算出部が、前記プロセス値を用いて重回帰計算を行うことにより、前記管理指標を算出する多変量解析部(133)を有する。
本発明の請求項3に記載のフィールド機器は、請求項2において、前記多変量解析部が予め多変量解析を行うことによって算出された重回帰式の係数を記憶する記憶部(120)と、外部機器から出力された外部信号が入力される信号入力部(155)を更に有し、前記多変量解析部が、前記記憶部に記憶された前記係数、前記プロセス値算出部により算出された前記プロセス値、および前記信号入力部に入力された前記外部信号を用いて重回帰計算を行うことにより、前記管理指標を算出する。
本発明の請求項4に記載のフィールド機器は、請求項2または3において、前記多変量解析部が、算出した前記管理指標に基づき、前記プラントの状態を判定する。
本発明の請求項5に記載のフィールド機器は、請求項4において、前記多変量解析部によって判定された前記プラントの状態を表示する表示部(140)を更に有する。
本発明の請求項6に記載のフィールド機器は、請求項4または5において、前記多変量解析部によって判定された前記プラントの状態を、外部機器に出力する状態出力部(150)を更に有する。
本発明の請求項7に記載のフィールド機器は、請求項1または2において、前記管理指標算出部が、前記プラントの保全管理に用いられる保全管理情報を前記管理指標として算出する保全管理部(134)を有する。
本発明の請求項8に記載のフィールド機器は、請求項7において、前記保全管理部が、前記プロセス値の平均値および標準偏差を用いて、前記測定値の上限管理値および下限管理値を前記管理指標として算出する。
本発明の請求項9に記載のフィールド機器は、請求項8において、前記保全管理部が、前記プロセス値算出部により算出された前記プロセス値が前記上限管理値より大きい場合、または前記プロセス値が前記下限管理値より小さい場合、前記プラントに異常が発生していると判定する。
本発明の請求項10に記載のフィールド機器は、請求項9において、前記保全管理部によって前記プラントに異常が発生していると判定されたことに応じて、前記プラントに異常が発生していることを表示する表示部(140)を更に有する。
本発明の請求項11に記載のフィールド機器は、請求項9または10において、前記保全管理部によって前記プラントに異常が発生していると判定されたことに応じて、アラーム情報を外部機器に出力する状態出力部(150)を更に有する。
A field device (100) according to claim 1 of the present invention is a field device installed in a plant, and outputs a measurement value obtained by measuring a measurement object in the plant in a first period. Using a sensor (110, 115), a process value calculation unit (131) that calculates a process value based on the measurement value output from the sensor, and the process value calculated by the process value calculation unit, A management index calculation unit (132) that calculates a management index used for diagnosis of the plant in a second period longer than the first period.
A field device according to a second aspect of the present invention is the field device according to the first aspect, wherein the management index calculation unit calculates the management index by performing a multiple regression calculation using the process value. 133).
The field device according to claim 3 of the present invention is the field device according to claim 2, wherein the storage unit (120) stores a coefficient of a multiple regression equation calculated by the multivariate analysis unit performing multivariate analysis in advance. It further includes a signal input unit (155) to which an external signal output from an external device is input, and the multivariate analysis unit is calculated by the coefficient stored in the storage unit and the process value calculation unit. The management index is calculated by performing multiple regression calculation using the process value and the external signal input to the signal input unit.
A field device according to a fourth aspect of the present invention is the field device according to the second or third aspect, wherein the multivariate analysis unit determines the state of the plant based on the calculated management index.
The field device according to claim 5 of the present invention further includes a display unit (140) for displaying the state of the plant determined by the multivariate analysis unit in claim 4.
The field device according to claim 6 of the present invention further includes a state output unit (150) for outputting the state of the plant determined by the multivariate analysis unit to an external device in claim 4 or 5.
The field device according to claim 7 of the present invention is the maintenance management unit (134) according to claim 1 or 2, wherein the management index calculation unit calculates maintenance management information used for maintenance management of the plant as the management index. ).
The field device according to an eighth aspect of the present invention is the field device according to the seventh aspect, wherein the maintenance management unit uses the average value and the standard deviation of the process values to obtain the upper limit management value and the lower limit management value of the measurement value. Calculated as a management index.
The field device according to claim 9 of the present invention is the field device according to claim 8, wherein the maintenance management unit determines that the process value calculated by the process value calculation unit is larger than the upper limit management value, or the process value is When it is smaller than the lower limit management value, it is determined that an abnormality has occurred in the plant.
In the field device according to claim 10 of the present invention, an abnormality has occurred in the plant in accordance with the determination in claim 9 that an abnormality has occurred in the plant by the maintenance management unit. It further has a display unit (140) for displaying the above.
A field device according to claim 11 of the present invention outputs alarm information to an external device in accordance with claim 9 or 10 when the maintenance management unit determines that an abnormality has occurred in the plant. And a status output unit (150).
本発明のフィールド機器によれば、通信経路におけるトラフィックの増大を防止するとともに、管理指標を正確に算出することができる。 According to the field device of the present invention, it is possible to prevent an increase in traffic on the communication path and accurately calculate a management index.
以下、実施形態のフィールド機器を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, field devices according to embodiments will be described with reference to the drawings.
図1は、プラント制御システム1の全体構成を示すブロック図である。プラント制御システム1は、プラントの監視および制御等を行う制御システムである。プラントとしては、例えば、化学等の工業プラントの他、ガス田や油田等の井戸元やその周辺を管理制御するプラント、水力・火力・原子力等の発電を管理制御するプラント、太陽光や風力等の環境発電を管理制御するプラント、上下水やダム等を管理制御するプラント等がある。 FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of the plant control system 1. The plant control system 1 is a control system that performs monitoring and control of a plant. Plants include, for example, chemical and other industrial plants, plants that manage and control wells in and around gas fields and oil fields, plants that manage and control power generation such as hydropower, thermal power, and nuclear power, solar power, wind power, etc. There are plants that manage and control energy harvesting, and plants that manage and control water and sewage and dams.
図1に示されるように、プラント制御システム1は、フィールド機器100と、I/Oモジュール200と、コントローラ300と、操作監視端末400とを含む。フィールド機器100は、流量計や温度センサ等の測定器100aと、バルブ機器やアクチュエータ機器等の操作器100bとを含む。以下、いずれの「フィールド機器」であるかを区別しないときは、単にフィールド機器100と表記する。なお、図1においては、2つのフィールド機器が示されているが、3つ以上のフィールド機器がプラントに設置されていてもよい。
As shown in FIG. 1, the plant control system 1 includes a
フィールド機器100は、伝送線Lを介してI/Oモジュール200に設けられたI/Oポートに接続されている。伝送線Lは、例えば、「4〜20mA」のアナログ信号の伝送に用いられる伝送線、「0〜1kHz」のパルス信号の伝送に用いられる伝送線、およびフィールド機器100の内部に設けられた接点をON/OFFすることによりHigh信号/Low信号を送信する伝送線を含む。フィールド機器100は、測定したプロセス値(例えば、流量および温度)等の信号を、伝送線Lを介してI/Oモジュール200に送信する。
The
なお、フィールド機器100およびI/Oモジュール200は、例えばHART(登録商標)、FieldBus等に準拠した有線の工業用ネットワーク、またはISA100.11aやWirelessHART(登録商標)等に準拠した無線の工業用ネットワークで接続されてよい。
The
I/Oモジュール200は、フィールド機器100とコントローラ300との間に設けられている。I/Oモジュール200には、複数のフィールド機器100が接続可能である。I/Oモジュール200は、接続されたフィールド機器100とコントローラ300との間で送受信される信号の処理を行う。例えば、フィールド機器100から受信した信号(「4〜20mA」信号等のアナログ信号、及びアナログ信号に重畳されているディジタル信号)を、コントローラ300が受信可能な信号に変換する処理を行う。I/Oモジュール200は、変換した信号を、ケーブルCを介してコントローラ300に送信する。
The I /
コントローラ300および操作監視端末400は、ネットワークNに接続されている。ネットワークNは、例えばイーサネット(登録商標)等の有線ネットワークであるが、例えばWi−Fi(登録商標)、WiMAX(登録商標)、3G/LTE(登録商標)等の無線通信規格に準拠した無線通信が可能な無線ネットワークであってもよい。
The
コントローラ300は、操作監視端末400からの指示等に応じてフィールド機器100との間でプロセス制御通信を行うことにより、フィールド機器100の制御を行う。具体的に、コントローラ300は、あるフィールド機器100(例えば、センサ機器100a)によって測定されたプロセス値を取得し、他のフィールド機器100(例えば、バルブ機器100b)の操作量を演算して送信することによって、他のフィールド機器100(例えば、バルブ機器100b)を制御する。
The
操作監視端末400は、例えばプラント等の運転員によって操作されてプロセスの監視のために用いられる端末である。例えば、操作監視端末400は、フィールド機器100から送信されたデータ(例えば、プロセス値)をコントローラ300から取得してフィールド機器100やコントローラ300の挙動を運転員に伝えるとともに、運転員の指示に基づいてコントローラ300の制御を行う。
The
図2は、フィールド機器100の詳細構成の一例を示すブロック図である。図2においては、フィールド機器100の一例として、配管内の流体の流量を測定する流量計のブロック図が示されている。フィールド機器100は、流量センサ110と、温度センサ115と、記憶部120と、制御部130と、表示部140と、信号出力部145と、状態出力部150と、信号入力部155と、状態入力部160とを含む。
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a detailed configuration of the
流量センサ110は、配管内の流体の流量を測定し、測定値(流量)を示す信号を制御部130に供給するセンサである。温度センサ115は、配管内の流体の温度を測定し、測定値(温度)を示す信号を制御部130に供給するセンサである。流量センサ110および温度センサ115は、例えば50[msec]のサンプリング周期で測定値を制御部130に供給する。
The
記憶部120は、制御部130によって使用されるメモリであり、例えばROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリ等で実現される。
The
制御部130は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサと、プログラムを格納するプログラムメモリを含み、フィールド機器100全体の制御を司る。制御部130は、プロセス値算出部131と、管理指標算出部132とを含む。
The
プロセス値算出部131は、流量センサ110から供給された測定値に対してフィルタリングや移動平均等の信号処理を行うことにより、プロセス値(流量データ)を算出する。また、プロセス値算出部131は、温度センサ115から供給された測定値に対してフィルタリングや移動平均等の信号処理を行うことにより、プロセス値(温度データ)を算出する。プロセス値算出部131は、算出したプロセス値を、管理指標算出部132および信号出力部145に供給する。
The process
管理指標算出部132は、プロセス値算出部131から供給されたプロセス値を用いて、管理指標を算出する。管理指標は、プラントの診断に用いられる指標であり、例えば、プラント内の配管のライニング減肉量や、生産物の品質または収率を示す指標である。
The management
管理指標算出部132は、多変量解析部133および保全管理部134を含む。多変量解析部133は、詳細は後述するが、プロセス値算出部131から供給されたプロセス値(流量データおよび温度データ)を用いて重回帰計算を行うことにより、管理指標を算出する。多変量解析部133は、算出した管理指標を信号出力部145に供給する。また、多変量解析部133は、算出した管理指標に基づいてプラントの状態を判定し、プラントの状態を示す情報を、表示部140および状態出力部150に供給する。
The management
保全管理部134は、詳細は後述するが、プロセス値算出部131から供給されたプロセス値(流量データおよび温度データ)を用いて、プラントの保全管理に必要な保全管理情報(例えば、プラントで製造される製品の歩留まり管理および品質管理等に必要な情報)を管理指標として算出する。保全管理部134は、算出した管理指標に基づいてプラントに異常が発生しているか否かを判定する。プラントに異常が発生している場合、保全管理部134は、アラーム情報を表示部140および状態出力部150に供給する。
Although the details will be described later, the
表示部140は、例えば液晶表示装置などの表示装置であり、多変量解析部133や保全管理部134から供給されたプラントの状態を示す情報等を表示する。
The
信号出力部145は、例えば、プロセス値算出部131から供給されたプロセス値および管理指標算出部132から供給された管理指標を、「4〜20mA」信号の伝送に用いられる伝送線Lを介してI/Oモジュール200に送信する。信号出力部145は、例えば1[sec]の周期で、プロセス値および管理指標をI/Oモジュール200に送信する。
The
I/Oモジュール200は、信号出力部145から受信した管理指標を、コントローラ300が受信可能な信号に変換してコントローラ300に送信する。なお、信号出力部145は、「4〜20mA」信号の伝送に用いられる伝送線Lの代わりに、パルス信号の伝送に用いられる伝送線Lを介してプロセス値および管理指標を送信してもよい。
The I /
状態出力部150は、多変量解析部133から供給されたプラントの状態を示す状態情報および保全管理部134から供給されたアラーム情報を、伝送線Lを介してI/Oモジュール200に送信する。状態出力部150は、例えば、フィールド機器100の内部に設けられた接点をON/OFFすることによりHigh信号/Low信号を送信する伝送線Lを用いて、アラーム情報等をI/Oモジュール200に送信する。
The
このように、状態出力部150は、信号出力部145によって用いられる伝送線Lとは異なる系統の伝送線Lを用いて、アラーム情報等をI/Oモジュール200に送信する。これによって、信号出力部145によって用いられる伝送線Lにおけるトラフィックが増大することを防止できるとともに、アラーム情報を即時にI/Oモジュール200に送信することができる。
As described above, the
なお、状態出力部150は、I/Oモジュール200を介してアラーム情報をコントローラ300に送信するだけでなく、I/Oモジュール200を介してアラーム情報を他のフィールド機器100に送信してもよい。これにより、フィールド機器間でアラーム情報を共有することができる。
The
外部機器から送信された外部信号は、信号入力部155に入力される。例えば、外部機器から出力された外部信号が、「4〜20mA」信号の伝送に用いられる伝送線Lを介して信号入力部155に入力される。なお、信号入力部155は、「4〜20mA」信号の伝送に用いられる伝送線Lの代わりに、パルス信号の伝送に用いられる伝送線Lを介して外部信号を受信してもよい。信号入力部155は、入力された外部信号を制御部130に供給する。
An external signal transmitted from the external device is input to the
他のフィールド機器100等の外部機器から送信されたアラーム情報は、状態入力部160に入力される。状態入力部160は、例えば、フィールド機器100の内部に設けられた接点をON/OFFすることによりHigh信号/Low信号を送信する伝送線Lを用いて、アラーム情報等をI/Oモジュール200から受信する。
Alarm information transmitted from an external device such as another
このように、状態入力部160は、信号入力部155によって用いられる伝送線Lとは異なる系統の伝送線Lを用いて、アラーム情報等をI/Oモジュール200から受信する。これによって、信号入力部155によって用いられる伝送線におけるトラフィックが増大することを防止できるとともに、アラーム情報を即時にI/Oモジュール200から受信することができる。
As described above, the
次に、多変量解析部133による重回帰計算について説明する。多変量解析部133は、予め多変量解析を行うことによって算出した係数、プロセス値算出部131から供給されたプロセス値、および信号入力部155に入力された外部信号を用いて重回帰計算を行う。多変量解析部133は、重回帰計算を行うことにより、管理指標(例えば、プラント内の配管のライニング減肉量や、生産物の品質または収率を示す指標)を算出する。
Next, the multiple regression calculation by the
図3は、多変量解析部133による管理指標の算出処理を説明するための図である。以下、管理指標Yとして、配管のライニング減肉量を算出する場合について説明する。「ライニング減肉量」は、配管の内側のコーティング部材の減肉量[mm/year]を表す管理指標である。
FIG. 3 is a diagram for explaining management index calculation processing by the
まず、流量センサ110は、配管内の流体の流量を測定し、測定値(流量)を示す信号をプロセス値算出部131に供給する。温度センサ115は、配管内の流体の温度を測定し、測定値(温度)を示す信号をプロセス値算出部131に供給する。
First, the
プロセス値算出部131は、流量センサ110から供給された測定値に基づいてプロセス値(流量データX1)を算出するとともに、温度センサ115から供給された測定値に基づいてプロセス値(温度データX2)を算出する。プロセス値算出部131は、算出した流量データX1および温度データX2を、多変量解析部133に供給する。
The process
一方、信号入力部155には、外部機器から出力されたプロセス値(スラリー硬度データX3)が入力される。外部機器は、配管内の流体のスラリー硬度を測定する他のフィールド機器100であってもよいし、ユーザからスラリー硬度の入力を受け付けるキーボード等の入力装置であってもよい。信号入力部155は、受信したスラリー硬度データX3を、多変量解析部133に供給する。
On the other hand, the process value (slurry hardness data X3) output from the external device is input to the
多変量解析部133は、重回帰式を用いて重回帰計算を行う。重回帰式は、以下の式(1)のように表される。式(1)において、係数A0〜A3は、多変量解析部133が予め多変量解析を行うことによって算出された値であり、記憶部120に記憶されている。
The
Y=A0+A1・X1+A2・X2+A3・X3 ・・・式(1) Y = A0 + A1, X1 + A2, X2 + A3, X3 (1)
多変量解析部133は、係数A0〜A3を記憶部120から読み出す。そして、多変量解析部133は、記憶部120から読み出した係数A0〜A3と、プロセス値算出部131により算出された流量データX1および温度データX2と、信号入力部155から供給されたスラリー硬度データX3とを用いて、ライニング減肉量データYを管理指標として算出する。
The
多変量解析部133は、算出したライニング減肉量データYを信号出力部145に供給する。信号出力部145は、多変量解析部133から供給されたライニング減肉量データYを、伝送線Lを介してI/Oモジュール200へ送信する。
The
I/Oモジュール200は、信号出力部145から受信したライニング減肉量データYをコントローラ300が受信可能な信号に変換し、変換した信号を、ケーブルCを介してコントローラ300に送信する。これによって、コントローラ300を操作するプラントの運転員は、ライニング減肉量を把握することができる。
The I /
また、多変量解析部133は、算出した管理指標(ライニング減肉量データY)に基づき、プラントの状態を判定する。例えば、多変量解析部133は、以下の判定基準(a)〜(e)に基づき、プラント内の配管の状態レベルを判定し、判定した状態レベルを示すレベルデータLDを導出する。なお、閾値TH1〜TH4は、ライニングの厚み等に応じて予め設定された閾値であり、TH1<TH2<TH3<TH4である。
In addition, the
(a)Y≦TH1の場合 :判定レベル1
(b)TH1<Y≦TH2の場合:判定レベル2
(c)TH2<Y≦TH3の場合:判定レベル3
(d)TH3<Y≦TH4の場合:判定レベル4
(e)Y>TH4の場合 :判定レベル5
(A) When Y ≦ TH1: Determination level 1
(B) When TH1 <Y ≦ TH2: Determination level 2
(C) When TH2 <Y ≦ TH3: Determination level 3
(D) When TH3 <Y ≦ TH4: Determination level 4
(E) When Y> TH4: Determination level 5
多変量解析部133は、導出したレベルデータLDを表示部140に供給する。表示部140は、多変量解析部133から供給されたレベルデータLDに基づき、プラント内の配管の状態レベルを表示する。表示部140は、状態レベルを文字で表示してもよいし、バーグラフ等のグラフィカルオブジェクトで表示してもよい。プラントの作業員は、表示部140に表示された配管の状態レベルを確認することにより、配管の状態を把握することができる。
The
また、多変量解析部133は、導出したレベルデータLDを状態出力部150に供給する。状態出力部150は、多変量解析部133から供給されたレベルデータLDを、伝送線Lを介してI/Oモジュール200へ送信する。
Further, the
I/Oモジュール200は、状態出力部150から受信したレベルデータLDをコントローラ300が受信可能な信号に変換し、変換した信号を、ケーブルCを介してコントローラ300に送信する。これによって、コントローラ300を操作するプラントの運転員は、プラント内の配管の状態レベルを把握することができる。
The I /
なお、多変量解析部133によって算出される管理指標Yは、ライニング減肉量データに限らない。例えば、多変量解析部133は、生産物の品質データを管理指標Yとして算出してもよい。この場合、多変量解析部133は、以下の式(2)に基づいて生産物の品質データYを算出する。
Note that the management index Y calculated by the
Y=A0+A1・X1+A2・X2 ・・・式(2) Y = A0 + A1 · X1 + A2 · X2 (2)
式(2)において、A0〜A2は係数、X1は流量データ、X2はpHデータである。pHデータは、外部機器から信号入力部155に入力されるデータであり、配管内を流れる流体のpH値を示すデータである。外部機器は、配管内の流体のpH値を測定する他のフィールド機器100であってもよいし、ユーザからpH値の入力を受け付けるキーボード等の入力装置であってもよい。
In Expression (2), A0 to A2 are coefficients, X1 is flow rate data, and X2 is pH data. The pH data is data input from an external device to the
多変量解析部133は、流量センサ110および温度センサ115のサンプリング周期(50[msec])よりも長い周期(例えば、1[sec])で管理指標Yを算出する。また、信号出力部145は、管理指標Yの算出周期(1[sec])で、管理指標YをI/Oモジュール200に送信する。これによって、通信経路におけるトラフィックの増大を防止することができる。
The
図4は、保全管理部134による管理指標の算出処理を説明するための図である。保全管理部134は、多変量解析部133によって算出された管理指標(例えば、ライニング減肉量データおよび生産物の品質データ)とは異なる管理指標(例えば、上限管理値および下限管理値)を算出する。以下、保全管理部134による管理指標の算出処理について説明する。
FIG. 4 is a diagram for explaining management index calculation processing by the
プロセス値算出部131は、流量センサ110から供給された測定値に基づいてプロセス値(流量データX1)を算出するとともに、温度センサ115から供給された測定値に基づいてプロセス値(温度データX2)を算出する。プロセス値算出部131は、算出した流量データX1および温度データX2を、保全管理部134に供給する。
The process
保全管理部134は、プロセス値算出部131から供給された流量データX1および温度データX2を、記憶部120に記憶する。これによって、記憶部120には、流量データX1および温度データX2のログが蓄積される。
The
保全管理部134は、流量データX1および温度データX2に基づいて管理指標を算出する。以下、一例として、保全管理部134が、管理指標として流量データX1の上限管理値ULおよび下限管理値LLを算出する場合について説明する。
The
保全管理部134は、記憶部120から流量データX1のログを読み出し、読み出した流量データX1のログに基づいて流量データX1の平均値Avおよび標準偏差σを算出する。そして、保全管理部134は、式(3)に基づいて流量データX1の上限管理値ULを算出し、式(4)に基づいて流量データX1の下限管理値LLを算出する。
The
UL=Av+3・σ ・・・式(3)
LL=Av−3・σ ・・・式(4)
UL = Av + 3 · σ (3)
LL = Av−3 · σ (4)
次に、保全管理部134は、プロセス値算出部131から供給された流量データX1が上限管理値ULより大きい場合、プラントに異常が発生していると判定し、プラントに異常が発生していることを示すアラーム情報AIを表示部140に供給する。また、保全管理部134は、プロセス値算出部131から供給された流量データX1が下限管理値LLより小さい場合、プラントに異常が発生していると判定し、プラントに異常が発生していることを示すアラーム情報AIを表示部140に供給する。
Next, when the flow rate data X1 supplied from the process
表示部140は、保全管理部134から供給されたアラーム情報AIに基づいて、プラントに異常が発生していることを表示する。プラントの作業員は、表示部140の表示内容を確認することにより、プラントに異常が発生していることを把握することができる。
The
また、保全管理部134は、プラントに異常が発生していると判定した場合、アラーム情報AIを状態出力部150に供給する。状態出力部150は、保全管理部134から供給されたアラーム情報AIを、伝送線Lを介してI/Oモジュール200へ送信する。
When the
I/Oモジュール200は、状態出力部150から受信したアラーム情報AIをコントローラ300が受信可能な信号に変換し、変換した信号を、ケーブルCを介してコントローラ300に送信する。これによって、コントローラ300を操作するプラントの運転員は、プラントに異常が発生していることを把握することができる。
The I /
なお、保全管理部134は、多変量解析部133によって算出された管理指標Y(例えば、ライニング減肉量データおよび生産物の品質データ)の上限管理値ULを、管理指標として算出してもよい。
The
この場合、例えば、多変量解析部133は、算出したライニング減肉量データYを保全管理部134に供給する。保全管理部134は、多変量解析部133から供給されたライニング減肉量データYの上限管理値ULを算出する。保全管理部134は、多変量解析部133から供給されたライニング減肉量データYが上限管理値ULより大きい場合、プラントに異常が発生していると判定する。保全管理部134によってプラントに異常が発生していると判定された場合、状態出力部150がアラーム情報をI/Oモジュール200を介してコントローラ300に出力するとともに、表示部140がプラントに異常が発生していることを表示する。これによって、多変量解析部133によって算出されたデータに対する管理指標を算出することが可能となる。
In this case, for example, the
保全管理部134は、流量データX1および温度データX2のログを記憶部120に蓄積し、流量センサ110および温度センサ115のサンプリング周期(50[msec])よりも長い周期(例えば、1[sec])で管理指標(上限管理値ULおよび下限管理値LL)を算出する。また、状態出力部150は、管理指標の算出周期(1[sec])で、管理指標をI/Oモジュール200に送信する。これによって、通信経路におけるトラフィックの増大を防止することができる。
The
センサのサンプリング周期のような短い周期でプロセス値をコントローラに送信しようとすると、通信経路におけるトラフィックが増大してしまう。このため、従来のフィールド機器は、プロセス値を間引くことにより、センサのサンプリング周期よりも長い周期でプロセス値をコントローラに送信していた。 If the process value is transmitted to the controller at a short cycle such as a sensor sampling cycle, traffic on the communication path increases. For this reason, the conventional field device transmits the process value to the controller at a period longer than the sampling period of the sensor by thinning out the process value.
しかしながら、プロセス値を間引いてしまうと、プロセス値のリアルタイム性が失われるため、管理指標(ライニング減肉量データ、生産物の品質データ、上限管理値UL、下限管理値LL)を正確に算出することができなかった。これに対し、本実施形態によれば、フィールド機器100が管理指標を算出し、センサのサンプリング周期よりも長い周期で管理指標を送信することとした。これによって、本実施形態のフィールド機器100は、通信経路におけるトラフィックの増大を防止するとともに、管理指標を正確に算出することができる。
However, if the process value is thinned out, the real time property of the process value is lost, so the management indices (lining thinning data, product quality data, upper limit management value UL, lower limit management value LL) are accurately calculated. I couldn't. On the other hand, according to the present embodiment, the
図5は、管理指標算出処理を示すフローチャートである。本フローチャートによる処理は、例えば1[sec]周期で実行される。まず、プロセス値算出部131は、流量センサ110の測定値(流量)および温度センサ115の測定値(温度)を取得する(ステップS10)。
FIG. 5 is a flowchart showing management index calculation processing. The processing according to this flowchart is executed at a cycle of 1 [sec], for example. First, the process
プロセス値算出部131は、流量センサ110から取得した測定値(流量)および温度センサ115から取得した測定値(温度)に基づき、プロセス値(流量データX1および温度データX2)を算出する(ステップS11)。プロセス値算出部131は、算出したプロセス値(流量データX1および温度データX2)を、多変量解析部133に供給する。
The process
信号入力部155には、外部機器から出力されたプロセス値(スラリー硬度データX3)が入力される。多変量解析部133は、信号入力部155に入力されたプロセス値(スラリー硬度データX3)を取得する(ステップS12)。
A process value (slurry hardness data X3) output from an external device is input to the
その後、図6を用いて後述する多変量解析部133による処理(ステップS13)、および図7を用いて後述する保全管理部134による処理(ステップS14)が行われ、本フローチャートによる処理を終了する。 Thereafter, a process by the multivariate analysis unit 133 (to be described later with reference to FIG. 6) (step S13) and a process to be described with reference to the maintenance management unit 134 (step S14) to be described later with reference to FIG. .
図6は、図5のステップS13の多変量解析部133による処理を示すフローチャートである。まず、多変量解析部133は、重回帰式の係数A0〜A3を記憶部120から読み出す(ステップS20)。そして、多変量解析部133は、重回帰式を用いて管理指標を算出する(ステップS21)。例えば、多変量解析部133は、記憶部120から読み出した係数A0〜A3と、プロセス値算出部131により算出されたプロセス値(流量データX1および温度データX2)と、信号入力部155から供給された外部信号(スラリー硬度データX3)とを用いて、前述の式(1)に示される重回帰式に基づいて管理指標(ライニング減肉量データY)を算出する。
FIG. 6 is a flowchart showing processing by the
多変量解析部133は、前述の判定基準(a)〜(e)に基づき、プラントの状態レベルを判定し、判定した状態レベルを示すレベルデータLDを導出する(ステップS22)。多変量解析部133は、判定した状態レベルを表示部140に表示するとともに(ステップS23)、導出したレベルデータLDを状態出力部150に供給する(ステップS24)。状態出力部150は、多変量解析部133から供給されたレベルデータLDを、I/Oモジュール200を介してコントローラ300に送信する。以上が、多変量解析部133による一連の処理である。
The
図7は、図5のステップS14の保全管理部134による処理を示すフローチャートである。まず、保全管理部134は、記憶部120からプロセス値(流量データX1)のログを読み出す(ステップS30)。次に、保全管理部134は、読み出したログに基づいて、上限管理値ULおよび下限管理値LLを管理指標として算出する(ステップS31)。例えば、保全管理部134は、前述の式(3)に基づいて流量データX1の上限管理値ULを算出し、前述の式(4)に基づいて流量データX1の下限管理値LLを算出する。
FIG. 7 is a flowchart showing processing by the
保全管理部134は、プロセス値算出部131から供給されたプロセス値(流量データX1)が上限管理値ULより大きいか否かを判定する(ステップS32)。プロセス値算出部131から供給されたプロセス値(流量データX1)が上限管理値ULより大きい場合(ステップS32:YES)、後述するステップS34に進む。
The
プロセス値算出部131から供給されたプロセス値(流量データX1)が上限管理値UL以下の場合(ステップS32:NO)、保全管理部134は、プロセス値算出部131から供給されたプロセス値(流量データX1)が下限管理値LLより小さいか否かを判定する(ステップS33)。プロセス値算出部131から供給されたプロセス値(流量データX1)が下限管理値LLより小さい場合(ステップS33:YES)、後述するステップS34に進む。一方、プロセス値算出部131から供給されたプロセス値(流量データX1)が下限管理値LL以上である場合(ステップS33:NO)、本フローチャートによる処理を終了する。
When the process value (flow rate data X1) supplied from the process
ステップS34において、保全管理部134は、プラントに異常が発生していることを表示部140に表示する(ステップS34)。その後、保全管理部134は、アラーム情報AIを状態出力部150に供給する(ステップS35)。状態出力部150は、保全管理部134から供給されたアラーム情報AIを、I/Oモジュール200を介してコントローラ300に送信する。以上が、保全管理部134による一連の処理である。
In step S34, the
以上説明したように、本実施形態において、流量センサ110および温度センサ115は、プラントにおける測定対象(流量および温度)を第1の周期(50[msec])で測定することにより得られた測定値を出力する。プロセス値算出部131は、流量センサ110および温度センサ115から出力された測定値に基づき、プロセス値(流量データおよび温度データ)を算出する。管理指標算出部132は、算出されたプロセス値を用いて、第1の周期(50[msec])よりも長い第2の周期(1[sec])でプラントの診断に用いられる管理指標を算出する。これにより、通信経路におけるトラフィックの増大を防止するとともに、管理指標を正確に算出することができる。
As described above, in the present embodiment, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1 プラント制御システム、100 フィールド機器、110 流量センサ、115 温度センサ、120 記憶部、130 制御部、131 プロセス値算出部、132 管理指標算出部、133 多変量解析部、134 保全管理部、140 表示部、145 信号出力部、150 状態出力部、155 信号入力部、160 状態入力部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plant control system, 100 Field apparatus, 110 Flow rate sensor, 115 Temperature sensor, 120 Storage part, 130 Control part, 131 Process value calculation part, 132 Management index calculation part, 133 Multivariate analysis part, 134 Maintenance management part, 140 Display Unit, 145 signal output unit, 150 state output unit, 155 signal input unit, 160 state input unit
Claims (11)
前記プラントにおける測定対象を第1の周期で測定することにより得られた測定値を出力するセンサと、
前記センサから出力された前記測定値に基づき、プロセス値を算出するプロセス値算出部と、
前記プロセス値算出部により算出された前記プロセス値を用いて、前記第1の周期よりも長い第2の周期で前記プラントの診断に用いられる管理指標を算出する管理指標算出部と、
を有するフィールド機器。 Field equipment installed in the plant,
A sensor that outputs a measurement value obtained by measuring a measurement object in the plant in a first period;
A process value calculation unit that calculates a process value based on the measurement value output from the sensor;
Using the process value calculated by the process value calculation unit, a management index calculation unit that calculates a management index used for diagnosis of the plant in a second cycle longer than the first cycle;
Having field equipment.
請求項1記載のフィールド機器。 The field device according to claim 1, wherein the management index calculation unit includes a multivariate analysis unit that calculates the management index by performing multiple regression calculation using the process value.
外部機器から出力された外部信号が入力される信号入力部を更に有し、
前記多変量解析部は、前記記憶部に記憶された前記係数、前記プロセス値算出部により算出された前記プロセス値、および前記信号入力部に入力された前記外部信号を用いて重回帰計算を行うことにより、前記管理指標を算出する
請求項2記載のフィールド機器。 A storage unit for storing a coefficient of a multiple regression equation calculated by performing multivariate analysis in advance by the multivariate analysis unit;
It further has a signal input unit to which an external signal output from an external device is input,
The multivariate analysis unit performs a multiple regression calculation using the coefficient stored in the storage unit, the process value calculated by the process value calculation unit, and the external signal input to the signal input unit. The field device according to claim 2, wherein the management index is calculated.
請求項2または3記載のフィールド機器。 The field device according to claim 2, wherein the multivariate analysis unit determines the state of the plant based on the calculated management index.
請求項4記載のフィールド機器。 The field device according to claim 4, further comprising a display unit that displays the state of the plant determined by the multivariate analysis unit.
請求項4または5記載のフィールド機器。 The field device according to claim 4, further comprising a state output unit that outputs the state of the plant determined by the multivariate analysis unit to an external device.
請求項1または2記載のフィールド機器。 The field device according to claim 1, wherein the management index calculation unit includes a maintenance management unit that calculates maintenance management information used for maintenance management of the plant as the management index.
請求項7記載のフィールド機器。 The field device according to claim 7, wherein the maintenance management unit calculates an upper limit management value and a lower limit management value of the measurement value as the management index using an average value and a standard deviation of the process values.
請求項8記載のフィールド機器。 When the process value calculated by the process value calculation unit is larger than the upper limit management value, or when the process value is smaller than the lower limit management value, the maintenance management unit has an abnormality in the plant. The field device according to claim 8.
請求項9記載のフィールド機器。 The field device according to claim 9, further comprising a display unit that displays that an abnormality has occurred in the plant in response to a determination that the abnormality has occurred in the plant by the maintenance management unit.
請求項9または10記載のフィールド機器。 The field device according to claim 9 or 10, further comprising a state output unit that outputs alarm information to an external device in response to a determination that an abnormality has occurred in the plant by the maintenance management unit.
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