JP2573461B2 - プロセス状態監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプロセス状態監視装置、
特にバルブを有するプロセスのプロセス状態の変化をセ
ンサにより検出して、その結果をＣＲＴ表示装置に表示
するプロセス状態監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８に従来のプロセス状態監視装置のブ
ロック図を示す。ここでは一例としてバルブ開閉操作に
よって変化する流量をプロセス量として監視する装置に
ついて示す。

【０００３】デジタルセンサ１−１は、バルブに対して
開操作を行なうよう指示するバルブ開指令信号と、バル
ブに対して閉操作を行なうよう指示するバルブ閉指令信
号と、バルブ位置が全開であることを示す全開信号と、
バルブ位置が全閉であることを示す全閉信号と、の４つ
の信号を検出する。

【０００４】一方アナログセンサ１−２は、バルブの開
度を示す開度信号と、バルブの下流に設けられている流
量測定器で測定された流量信号を検出する。これらの各
信号はプロセス入力装置２を介して、処理装置１２内の
入力走査手段３に与えられる。

【０００５】入力走査手段３は、与えられた各信号から
プロセス状態を検出し、一定時間ごとあるいは状態が変
化するごとにそのプロセス状態を入力データメモリ１１
−１に記憶するとともに、状態表示手段６にその旨の信
号を送る。

【０００６】状態表示手段６はこの信号を受けて、入力
データメモリ１１−１からデータを読出しこのデータに
基づいてオペレータが認識しやすいシンボルまたはパタ
ーン表示データを作成する。続いてこのデータを出力デ
ータメモリ１１−２に記憶するとともに、ＣＲＴ制御装
置７を介してＣＲＴ表示装置８に表示する。

【０００７】図９は状態表示手段６の機能を示す説明図
で、同図（ａ）はＣＲＴ表示装置８の表示状態を示し、
同図（ｂ）は表示内容を示す。同図（ａ）で開度表示窓
ａには開度信号を工学単位に変換した表示データが、流
量表示窓ｂには流量信号を工学単位に変換した表示デー
タが、それぞれ表示される。

【０００８】また、バルブ表示窓ｃには同図（ｂ）に示
す４つのパターンの表示データのうちのどれか１つが表
示される。即ち、全閉信号がＯＮ，全開信号がＯＦＦの
場合はパターン１の全閉を示す表示データが、全閉信号
と全開信号とがともにＯＦＦの場合はパターン２の中間
開を示す表示データが、全閉信号がＯＦＦ，全開信号が
ＯＮの場合はパターン３の全開を示す表示データが、ま
た全閉信号と全開信号とがともにＯＮの場合はパターン
４の異常を示す表示データが、それぞれ表示される。オ
ペレータはこれらの各表示窓に表示される表示データに
基づいてプロセス状態を監視することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のプロセ
ス状態監視装置には次のような欠点がある。まず、プロ
セスの現在時点の状態のみしか表示されないため、オペ
レータは過渡的変化を監視する必要がある。

【００１０】例えばプロセスがパターン２の中間開状態
にあることが、バルブ表示窓ｃの表示によって判断でき
ても、バルブが開操作中であるのか閉操作中であるのか
が、表示だけでは判断できない。

【００１１】従ってオペレータは開度表示窓ａに表示さ
れる開度信号または流量表示窓ｂに表示される流量信号
の過渡変化を常時監視し、これを判断しなくてはならな
い。更にバルブ駆動機構の異常を検出する手段がないた
め、オペレータは定期的にこれを診断しなくてはならな
い。

【００１２】このように従来の装置ではオペレータの負
担が重く、発電プラント等で数千個にも及ぶバルブの状
態を監視することは非常に困難であり、誤操作も起こり
やすくなる。

【００１３】そこで本発明はオペレータの負担が少な
く、誤りのない効率的なプロセス制御を行なうことので
きるプロセス状態監視装置を提供することを目的とす
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の特徴はバ
ルブを有するプロセスのプロセス状態監視装置におい
て、開度信号を入力する入力手段と、この開度信号をサ
ンプリングすることにより求めた開度変化からバルブの
操作方向を検出する変化検出手段と、検出されたバルブ
の操作方向を出力する出力手段と、を設け、オペレータ
の負担が少なく、誤りのない効率的なプロセス制御を行
なうことができるようにした点にある。

【００１５】本発明の第２の特徴はバルブを有するプロ
セスのプロセス状態監視装置において、開度信号および
開／閉指令信号を入力する入力手段と、この開度信号を
サンプリングすることにより求めた開度変化からバルブ
の操作方向を検出し、開度変化および開／閉指令信号の
状態から異常発生を検出する変化検出手段と、検出され
たバルブの操作方向および異常発生を出力する出力手段
と、を設け、オペレータの負担が少なく、誤りのない効
率的なプロセス制御を行なうことができるようにした点
にある。

【００１６】

【実施例】以下本発明を図示する実施例に基づいて詳述
する。図１に本実施例のブロック図を示す。ここで図８
に示す従来例と同一構成要素については同一符号を付し
説明を省略する。本発明の特徴は従来例に更に、変化検
出手段４、異常検出手段５、プロセス出力装置９、およ
び警報装置１０を設けた点である。

【００１７】まず変化検出手段４の動作について、図１
のブロック図ならびに図２および図３に示す流れ図を参
照しながら説明する。この変化検出手段４は、入力走査
手段３に与えられる全閉信号および全開信号を常時監視
し、図２の流れ図に示す処理を行なう。

【００１８】即ち、はじめにステップ１００で全閉信号
に変化があるか否か判定される。変化があった場合はス
テップ１０１で現在状態が全閉か否か、即ち、現在全閉
信号がＯＮかＯＦＦかが判断される。現在状態が全閉で
ない場合はバルブが開き始めたということを意味する。
従って必ずバルブ開指令信号がＯＮになっているはずで
ある。

【００１９】そこでステップ１０２でこの開指令信号を
確認し、ＯＮであればステップ１０３で開操作フラグを
セットし、ＯＦＦであればステップ１０４で異常状態発
生フラグをセットする。また、ステップ１０１で現在状
態が全閉である場合は、バルブの閉操作が完了したこと
を意味するので、ステップ１０５で閉操作フラグをクリ
アする。

【００２０】一方、ステップ１００で全閉信号に変化が
なかった場合はステップ１１０で全開信号に変化がある
か否かが判定される。ここで変化なしの場合は、結局全
閉信号、全開信号ともに変化がない場合であるから、図
２の流れ図に示す処理は終了する。全開信号に変化があ
った場合はステップ１１１で現在状態が全開か否か、即
ち、現在全開信号がＯＮか否かが判断される。現在状態
が全開でない場合は、バルブが閉じ始めたということを
意味する。従って必ず、バルブ閉指令信号がＯＮになっ
ているはずである。

【００２１】そこでステップ１１２でこの閉指令信号を
確認し、ＯＮであればステップ１１３で閉操作フラグを
セットし、ＯＦＦであればステップ１１４で異常状態発
生フラグをセットする。また、ステップ１１１で現在状
態が全開である場合には、バルブの開操作が完了したこ
とを意味するので、ステップ１１５で開操作フラグをク
リアする。

【００２２】以上の処理を行なうことにより、バルブが
開操作中である場合にのみ開操作フラグが、また、バル
ブが閉操作中である場合にのみ閉操作フラグが、それぞ
れセットされ、操作方向が検出可能となるとともに、異
常がある場合には異常状態発生フラグがセットされる。

【００２３】図２に示す流れ図の処理は、デジタルセン
サ１−１から与えられる信号のみに基づいて行なった
が、アナログセンサ１−２から与えられる信号、即ち、
開度信号または流量信号をも併用して同様の処理を行な
うことができる。この処理についての流れ図を図３に示
す。この処理は一定時間ごとに開度信号をサンプリング
し、開度変化の有無を判断することによって行なわれ
る。

【００２４】まずステップ２００で開度信号の値の現在
値をサンプリングの前回値と比較し、開度変化量を算出
する。そしてステップ２１０で開度変化の有無、即ち開
度変化量が零か否かが判断される。（実際には零か否か
ではなく、検出器のノイズ等を考慮し、ある規定値以内
の変化については変化なしとするのが好ましい。）開度
変化がなければ開閉操作は行なわれていないと判断し、
ステップ２１１で開・閉操作フラグをクリアする。開度
変化がある場合はステップ２２０で変化方向の正負が判
断される。

【００２５】正方向、即ちバルブが開きつつある場合に
は、ステップ２３０で開指令信号がＯＮであることを確
認してステップ２３１で開操作フラグをセットする。開
指令信号がＯＦＦの場合は何らかの異常が発生している
と考えられるのでステップ２３２で異常状態発生フラグ
をセットする。

【００２６】一方開度変化が負方向、即ちバルブが閉じ
つつある場合には、ステップ２４０で閉指令信号がＯＦ
Ｆであることを確認してステップ２４１で閉操作フラグ
をセットする。閉指令信号がＯＦＦの場合は何らかの異
常が発生していると考えられるのでステップ２４２で異
常状態発生フラグをセットする。最後にステップ２５０
において開度信号の現在値を記憶する。この値は次回の
サンプリング時に前回値として参照される。

【００２７】なお、以上の処理は開度信号をサンプリン
グすることによって行なわれたが、流量信号をサンプリ
ングしても同様の処理が可能である。即ち、流量変化を
そのまま開度変化とみなして処理すればよいのである。

【００２８】但し、この場合急激なバルブ操作を行なう
と、一時的にバルブの出口側の圧力が急変して流量変化
が開度変化に追従しきれないことがある。その後、圧力
は定常状態に戻り、流量変化は開度変化に追従するよう
になるが、この一時的な急変期間に誤動作が生じないよ
うにするためには、圧力が一定になるまで処理を行なわ
ないようにすればよい。

【００２９】このように図２および図３の流れ図に示す
処理により、開・閉操作フラグおよび異常状態発生フラ
グのセットまたはクリアを行なうことができる。この開
・閉操作フラグおよび異常状態発生フラグの状態は入力
データメモリ１１−１に記憶される。

【００３０】続いて異常検出手段５の動作について図１
のブロック図ならびに図４および図５に示すタイミング
図を参照しながら説明する。図４は開指令信号と全閉信
号とを用いて異常検出を行なう場合のタイミング図であ
る。同図に示すように、異常検出手段５は入力走査手段
３から与えられる開指令信号と全閉信号とを常時監視
し、全閉信号がＯＮの状態で開指令信号がＯＦＦからＯ
Ｎに変化した場合、この変化と同時に第１の診断タイマ
を作動させる。

【００３１】プロセスが正常に動作していれば、バルブ
の開操作が始まり、一定時間後に全閉信号はＯＦＦとな
るはずである。そこで第１の診断タイマの設定時間ｔ１
後に、全閉信号のＯＦＦを確認し、ＯＦＦとなっていな
ければ異常状態発生フラグをセットし、入力データメモ
リ１１−１に記憶する。以上は開指令信号と全閉信号と
を用いた検出であるが、閉指令信号と全開信号を用いて
も同様の検出が可能である。

【００３２】図５は開指令信号と開度信号とを用いて異
常検出を行なう場合のタイミング図である。同図に示す
ように、異常検出手段５は入力走査手段３から与えられ
る開指令信号がＯＦＦからＯＮに変化した場合、この変
化と同時に第２の診断タイマを作動させる。

【００３３】プロセスが正常に動作していれば、バルブ
の開操作が始まり、一定の時間おくれをもって開度信号
が変化するはずである。そこで第２の診断タイマの設定
時間ｔ２後に、開度信号の変化を確認し、変化がなけれ
ば異常状態発生フラグをセットし、入力データメモリ１
１−１に記憶する。

【００３４】また、開指令信号がＯＮからＯＦに変化し
た場合、この変化と同時に第３の診断タイマを作動させ
る。プロセスが正常に動作していれば、バルブの開操作
が停止し、一定の時間おくれをもって開度信号の変化が
停止し一定開度となるはずである。そこで第３の診断タ
イマの設定時間ｔ３後に、開度信号を確認し、変化があ
れば異常状態発生フラグをセットし、入力データメモリ
１１−１に記憶する。

【００３５】以上は開指令信号と開度信号とを用いた検
出であるが、閉指令信号と開度信号とを用いて同様の検
出が可能である。なお、入力走査手段３から開度信号を
受けて、この変化の有無を判断するかわりに、前述した
ように変化検出手段４で行なわれる開度信号の変化につ
いての検出結果をそのまま取入れて変化の有無を判断し
てもよい。また、開度信号のかわりに前述のように流量
信号を用いることもできる。

【００３６】本実施例はプロセス出力装置９と警報装置
１０とをそなえており、異常検出手段５は入力データメ
モリ１１−１内の異常状態発生フラグがセットされる
と、プロセス出力装置９を介して警報装置１０に信号を
送る。警報装置１０はこの信号を受け警報を発する。

【００３７】次に状態表示手段６の機能について図６を
参照しながら説明する。同図（ａ）はＣＲＴ表示装置８
の表示状態を示し、同図（ｂ）は表示内容を示す。同図
（ａ）の表示状態のうち表示窓ａ，ｂ，ｃについては従
来と同様の表示がなされるが、検出状態表示窓ｄには本
発明特有の表示がなされる。この表示データの一例を同
図（ｂ）に示す。

【００３８】表示窓ｄには検出状態に応じて４とおりの
表示がなされる。即ち、開操作フラグがセットされてい
る場合は右向き矢印、閉操作フラグがセットされている
場合は左向き矢印、異常状態発生フラグがセットされて
いる場合は“異常”の文字がそれぞれ表示され、開・閉
操作フラグともクリアされている場合は何も表示されな
い。しかもこれらの表示は検出信号に応じた色で表示さ
れる。例えば全閉・全開信号がＯＦＦの場合は黄色で、
それ以外の場合は開度信号を検出しているときは緑色
で、流量信号を検出しているときはシアン色で表示する
ようにし、しかも異常状態発生フラグがセットされてい
る場合はブリンク表示とする。

【００３９】このような表示によって、バルブの操作方
向が容易に把握でき、バルブの開閉動作に伴なって新た
に発生するプラント事象に対しての状況予測が可能とな
る。即ち、プラントの動的な状態を瞬時にとらえること
ができ、現在のプラント状態に即した適切な操作を行な
うことができる。また、バルブの駆動機構に異常が発生
した場合にはこの異常を直ちに知ることができる。

【００４０】本発明の別な実施例として、変化検出手段
４において、単位時間あたりの開度変化率Ｄを次式によ
り算出してこれをＣＲＴ表示装置に表示することもでき
る。 ここで、Ｖ（ｎ）は現在の開度信号値、Ｖ（ｎ−１）は
前回サンプル時の開度信号値、ｔ（ｎ）は現在の時刻、
ｔ（ｎ−１）は前回サンプル時の時刻である。開度変化
率Ｄの表示は例えば第７図に示すように、標準値を０と
して開方向および閉方向にアナログ的に指針を回転さ
せ、安全領域か危険領域かを表示させればよい。このよ
うな表示によりバルブの開閉操作をより安全に行なうこ
とが可能となり、また、バルブの経年変化の状態も知る
ことができる。

【００４１】本発明の更に別な実施例として、バルブの
操作スイッチ上に操作方向を示す表示ランプを設けるこ
ともできる。これは通常、バルブ操作スイッチ上には全
閉または全開を示す表示ランプが設置されているので、
このランプをそのまま利用して、例えば次のような表示
を行なわせるとよい。 （ｉ） 開操作フラグセット時には全開表示ランプを点
滅させ、全開信号がＯＮになったときに該ランプを点灯
させる。 （ｉｉ） 閉操作フラグセット時には全閉表示ランプを
点滅させ、全閉信号がＯＮになったときに該ランプを点
灯させる。 （ｉｉｉ） 中間開度にて停止したときは、点滅表示を
やめ、点灯表示とする。 （ｉｖ） 異常状態発生フラグセット時には全閉・全開
表示ランプともに点滅させる。

【００４２】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、プロセス
状態監視装置において、プロセスの過渡状態の監視およ
びバルブ駆動機構の異常検出を行なうことができるよう
にしたため、オペレータの負担が少なく、誤りの少ない
プロセス制御を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプロセス状態監視装置のブロック
図。

【図２】変化検出手段の動作を示す流れ図。

【図３】変化検出手段の動作を示す流れ図。

【図４】異常検出手段の動作を示すタイミング図。

【図５】異常検出手段の動作を示すタイミング図。

【図６】本発明に係る状態表示手段の機能を示す説明
図。

【図７】本発明の別な実施例における状態表示手段の機
能を示す説明図。

【図８】従来のプロセス状態監視装置のブロック図。

【図９】従来の状態表示手段の機能を示す説明図。

【符号の説明】

１‐１ デジタルセンサ １‐２ アナログセンサ ２ プロセス入力装置 ３ 入力走査手段 ４ 変化検出手段 ５ 異常検出手段 ６ 状態表示手段 ７ ＣＲＴ制御装置 ８ ＣＲＴ表示装置 ９ プロセス出力装置 １０ 警報装置 １１‐１ 入力データメモリ １１‐２ 出力データメモリ １２ 処理装置 ａ 開度表示窓 ｂ 流量表示窓 ｃ バルブ表示窓 ｄ 検出状態表示窓

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バルブを有するプロセスのプロセス状態を
   監視する装置であって、 前記バルブの開度を示す開度信号を取込む入力手段と、 前記開度信号を一定時間ごとにサンプリングして開度変
   化を求め、前記開度変化が正方向の場合に開操作フラグ
   をセットし、前記開度変化が負方向の場合に閉操作フラ
   グをセットし、前記開度変化が一定値以下の場合に前記
   開操作フラグおよび前記閉操作フラグをクリアする変化
   検出手段と、 前記開操作フラグおよび前記閉操作フラグのセットまた
   はクリアの状態を出力する出力手段と、 を備えたことを特徴とするプロセス状態監視装置。
2. 【請求項２】開度信号をバルブ下流の流量測定値から求
   めることを特徴とする請求項１記載のプロセス状態監視
   装置。
3. 【請求項３】バルブを有するプロセスのプロセス状態を
   監視する装置であって、 前記バルブに対し開操作を行なうよう指示する開指令信
   号と、前記バルブに対し閉操作を行なうよう指示する閉
   指令信号と、前記バルブの開度を示す開度信号と、を取
   込む入力手段と、 前記開度信号を一定時間ごとにサンプリングして開度変
   化を求め、前記開度変化が正方向で、かつ、前記開指令
   信号がＯＮの場合に開操作フラグをセットし、前記開度
   変化が正方向で、かつ、前記開指令信号がＯＦＦの場合
   に異常状態発生フラグをセットし、前記開度変化が負方
   向で、かつ、前記閉指令信号がＯＮの場合に閉操作フラ
   グをセットし、前記開度変化が負方向で、かつ、前記閉
   指令信号がＯＦＦの場合に異常状態発生フラグをセット
   し、前記開度変化が一定値以下の場合に前記開操作フラ
   グおよび前記閉操作フラグをクリアする変化検出手段
   と、 前記開操作フラグおよび前記閉操作フラグ、ならびに前
   記異常状態発生フラグのセットまたはクリアの状態を出
   力する出力手段と、 を備えたことを特徴とするプロセス状態監視装置。
4. 【請求項４】開度信号をバルブ下流の流量測定値から求
   めることを特徴とする請求項３記載のプロセス状態監視
   装置。