JP3128294B2 - 分散階層形プラントデータ収録監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、上位のプラントデータ
収録監視装置とネットワーク網により接続される簡易形
データ処理装置との通信障害の解析および予防保全に好
適な分散階層形プラントデータ収録監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の分散制御用制御装置とネットワー
ク網で接続され、集中監視する中央計算機とにより構成
される分散階層形プラントデータ収録監視装置は、火
力、原子力等の大規模な発電プラントや鉄鋼、化学等の
産業プラントで数多く実用化されている。

【０００３】例えば、図７に火力発電プラントを集中監
視する従来の分散階層形プラントデータ収録監視装置を
示す。

【０００４】この分散階層形プラントデータ収録監視装
置は、プラントを分散制御するための分散制御用制御装
置１が設けられ、この分散制御用制御装置１はプラント
データ伝送ライン２とデータ伝送するステーション３と
からなるネットワーク網により、中央計算機４とプラン
ト監視装置５とに接続され、これらはデータリング６，
７を介してプラントデータ収録監視装置８に接続されて
いる。分散制御用制御装置１には、プラント信号等を収
録処理する簡易形データ処理装置９が接続され、この簡
易形データ処理装置９は、伝送ライン１０を介してプラ
ントデータ収録監視装置８に接続されている。

【０００５】なお、１１はプラント信号、１２はプロセ
ス信号、１３は中央計算機４に接続される端末装置を示
し、１４はプラント監視装置５に接続される端末装置を
各々示す。

【０００６】この分散階層形プラントデータ収録監視装
置は、分散制御用の分散制御用制御装置１がプラントと
入出力するプラント信号１１やプロセス信号プロセス信
号１２等をネットワーク網を介して集中監視用の中央計
算機４と、プラント監視装置５にデータを送信しプラン
トデータ収録監視装置に取り込んでいる。一方、上記プ
ラントデータは、簡易形データ処理装置９により分散的
に収録、保存、解析され、このプラントデータがプラン
トデータ収録監視装置８に取り込まれている。

【０００７】このように分散階層形プラントデータ収録
監視装置を構成する理由は、次の通りである。

【０００８】即ち、プラントデータ収録監視装置８と中
央計算機４やプラント監視装置５との間のデータリング
６，７では、演算周期が数ｓｅｃ要すため、数ｍｓｅｃ
の制御周期を要するプラントデータを長時間収録するこ
とはデータ保存上、または、容量の面からも不可能であ
る。このため別の専用の分散制御用制御装置１からプラ
ント情報、プロセス情報、ディジタル情報等を取り込ん
でいる。さらに、数ｓｅｃから数１０ｓｅｃのデータ収
録監視のときは、数ｍｓｅｃ秒のデータ収録同期で収録
する必要はない。この場合、プラントデータ収録監視装
置８が数ｍｓｅｃのデータの収録を優先して収録すれ
ば、データ収録部の保存容量が不足してしまう。

【０００９】このため中央計算機４またはプラント監視
装置５と各分散制御用制御装置１からのプラントデータ
をプラントのデータの周期時間に応じて速い動作時間の
データと遅い動作時間のプラントのデータとを区別す
る。そして、データ収録の目的に応じて分散制御用制御
装置１からプラントデータ伝送ライン２によりプラント
データ収録監視装置８にデータを収録する一方、簡易形
データ処理装置９が多量のプラントデータを収録し、表
示、解析できまるようにしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た分散階層形プラントデータ収録監視装置ではデータ伝
送に関して次の問題がある。

【００１１】まず、プラントデータ収録監視装置８およ
び簡易形データ処理装置９では、プログラム停止、シス
テムの故障等の原因により、ネットワーク通信システム
がダウンした場合専用のプログラムにより、各々の機器
の正常、異常の判定を行っていた。また、それぞれの簡
易形データ処理装置９では専用のテストプログラムによ
りそれぞれの装置毎に障害を区別判定しており、システ
ム全体からネットワーク網の通信障害解析がなされてい
なかった。このため通信障害の解決に長時間を要し、デ
ータ伝送、通信効率の低下等を招くという問題があっ
た。

【００１２】この問題を解決するためには、システム全
体としての障害の解析が不可欠であり、また、障害箇所
を推論し、各機器からのエラー情報を適確に把握して、
障害箇所をローカライズすると共に、通信ダウン時間を
最小限にする必要がある。

【００１３】そこで、本発明は、ネットワーク網の通信
システムの障害箇所を推論し、さらに、障害箇所の予防
保全することができる分散階層形プラントデータ収録監
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】本発明は、プラントを分
散制御する分散制御用制御装置と、この分散制御用制御
装置からのデータを収録および処理を行う簡易形データ
処理装置と、この簡易形データ処理装置のデータを上位
に伝送するためのデータ伝送ライン入出力部と、データ
を伝送する通信回路と、この通信回路を介してデータを
送受信するデータ伝送ライン入出力部と、データを総合
的に収録および監視するプラントデータ収録監視装置と
から構成される分散階層形プラントデータ収録監視装置
において、前記通信回路にデータを送信し、前記通信回
路から前記データに対して応答されるデータを応答受信
データとして受信する送受信回路と、前記データを送信
したときから前記応答受信データを受信するまでの応答
受信時間を計測するタイマ回路と、通信機器の異常を各
々のエラー情報として収集するためのエラー情報収集機
能部と、前記応答受信時間に応じた各々の推論情報を保
存した推論情報テーブルと、前記各々のエラー情報を保
存したエラー情報テーブルと、これらの推論情報テーブ
ルのアドレスとエラー情報テーブルのアドレスとで特定
されるアドレスのエリアに知識情報としての通信障害情
報を蓄積して保存している知識データベーステーブルと
からなる知識部と、前記応答受信時間に応じた推論情報
を演算し、この演算された推論情報に対応する前記推論
情報テーブルの推論情報のアドレスを読み込み、前記エ
ラー情報収集機能部から収集された各々のエラー情報を
演算し、この演算により特定されたエラー情報に対応す
る前記エラー情報テーブルのエラー情報のアドレスを読
み込み、これら読み込まれた各々のアドレスで特定され
る前記知識データベーステーブルのアドレスのエリアに
保存された通信障害情報を読み込み推論する演算制御部
と、推論された前記通信障害情報を出力する手段とを前
記簡易形データ処理装置に設けるようにしたものであ
る。

【００１５】

【作用】上記構成により、通信障害が発生したときに、
どの装置で故障が発生したかを推論し、かつ、障害時間
を最小限にしてデータ伝送によるデータ処理、解析、保
存の業務の稼働率向上を実現することができる。さら
に、障害が発生する以前に、障害になる箇所を予知し
て、通信システムの予防保全の運用ができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【００１７】図１は、本発明の一実施例を示す分散階層
形プラントデータ収録監視装置の構成図である。図７と
同一符号は、同一部分または相当部分を示す。

【００１８】本実施例は、火力発電プラントを分散制御
する分散制御用制御装置１とこの分散制御用制御装置１
に接続され、プラント信号等を入力しデータ収録処理を
する簡易形データ処理装置９と、この簡易形データ処理
装置９のプラントのデータ等を上位に伝送するためのデ
ータ伝送ライン入出力部１５と、データ伝送する通信回
線１６と、この通信回線１６を介してデータ伝送をする
データ伝送ライン入出力部１７と、プラントデータを総
合的に収録監視するプラントデータ収録監視装置８とか
ら構成される。

【００１９】ここで、分散制御用制御装置１は、火力発
電プラントからプラント信号やディジタル信号を入力す
る一方、制御信号を出力して火力発電プラントを分散制
御する。プラントデータ収録監視装置８は、通信回線１
６によりプラントデータの収録監視計算機能を有し、後
述する通信障害情報推論機能を有する。簡易形データ処
理装置９は、計算機能を有し、後述する通信障害情報推
論機能を有する。

【００２０】ところで、通信回線１６によりプラントデ
ータ収録監視装置８と簡易形データ処理装置９との通信
方法としては、１：１通信の対等型通信システム、また
は、１：ｎ通信の放射型通信システムに分類されるが、
プラントデータ収録監視装置８と簡易形データ処理装置
９は、共に計算機機能を有していることから、各メッセ
ージの送受信方式は各装置の同期時間の割り振りにより
通信を行い、主記憶部でこの通信の割り振りを行ってい
る。

【００２１】この場合、上記１：１通信では問題ない
が、上記１：ｎ通信では、主記憶部の各データに重みづ
けをすることにより通信回線１６にデータをのせる方法
が決まる。

【００２２】ここでは、図２に示す如く１：１通信の場
合について簡単に説明する。

【００２３】簡易形データ処理装置９は、通信回線１６
の信号をデータ伝送ライン入出力部１５を介して受信す
るネットワーク通信制御部１８と、データの送受信を行
う送受信回路１９と、応答受信時間の監視を行うタイマ
回路２０と、通信信号の障害を未然に防止するため、肯
定応答時間を収集し、統計情報を格納する障害予防回路
２１と、演算を行う演算部２２とエラー情報収集機能部
２５と、主記憶部２６と、マンマシンインターフェイス
部２７と、知識獲得機能部３１と、知識部３２により構
成される。

【００２４】演算部２２は、端末制御部２３と演算制御
部２４よりなる。演算制御部２４は通信回線１６の障害
発生時、送信データに対する応答の種類と応答がされる
時間によって、推論情報の演算をする。エラー情報収集
機能部２５は、例えば、通信回路にエラーの表示がされ
た情報等の通信システムの情報をマンマシンインターフ
ェイス部２７を介して収集する機能で、エラー情報は主
記憶部２６に保存される。

【００２５】マンマシンインターフェイス部２７は、演
算部２２で推論された障害情報等をＣＲＴ２８やハード
コピープリンター２９で出力し、キーボード３０からエ
ラー情報等を入力する。

【００２６】知識獲得機能部３１は、エラー情報等の通
信システム情報を入力して主記憶部２６に保存する。

【００２７】知識部３２は、後に詳述するが、演算部２
２による推論情報とエラー情報とに基づいて知識情報と
して障害情報が蓄積されたものである。演算部２２は、
上記知識ベース部３２により障害情報の推論をする。

【００２８】図３は、図２の演算制御部の詳細図であ
る。

【００２９】演算制御部２４では、端末制御部２３を介
して所定時間後に否定応答を通信異常検出部３３が検出
すると、この通信異常検出部３３は、所定時間後をベー
スにして否定応答であることを検出する。

【００３０】例えば、否定応答の場合、通信回線１６の
ケーブル断線による衝突再送オーバでないかと推論、演
算を行う。異常解析部３４は、前記推論、演算結果によ
り知識部３２の推論情報とエラー情報とから最も優先レ
ベルの高い送信元の通信回線１６の障害情報をマンマシ
ンインターフェイス部２７を介してオペレータに提供す
る。

【００３１】図４は、本実施例において、通信障害情報
を推論、演算する手順を示すフローチャートである。

【００３２】まず、ネットワーク通信制御部１８からデ
ータがプラントデータ収録監視装置８へ送信される（１
０１）。送信完了後にタイマ回路２０をスタートさせ応
答受信の監視を行う（１０２）。

【００３３】次に、応答受信があったか否かの判定をす
る（１０３）。プラントデータ収録監視装置８から通信
回線１６を介して応答受信があれば、タイマ回路２０か
ら応答受信時間を読み込む（１０４）。続いて、応答受
信時間から応答受信が正常か否かの応答種類の判定を行
う（１０５）。この判定で正常な応答受信であれば、応
答受信時間の統計情報収集を行い、主記憶部２６に通信
回線１６の通信障害の予防保全データとして格納する
（１０６）（１０７）。また、応答受信が正常か否かの
判定で（１０５）不正応答、異常応答と判定された場
合、不正応答または異常応答信号を推論情報演算部３５
へ出力する（１０８）。推論情報演算部３５では、知識
部３２の知識情報に基づいて障害情報を推論し、障害情
報を出力する（１０９）（１１０）。

【００３４】一方、応答受信が規程時間以内に終わらな
ければ、タイマ回路２０からの時間により判定し、無応
答信号を、推論情報演算部３５へ出力する（１１１）。
これにより、推論情報演算部３５は知識部３２に基づい
て障害情報を推論し、障害情報を出力する（１１２）
（１１３）。

【００３５】図５に、演算制御部２４内の推論情報演算
部３５と知識部３２と主記憶部２６とマンマシンインタ
ーフェイス部２７との関連を示す。

【００３６】知識部３２は、具体的に図６に示す如く、
縦軸に応答受信時間に応じた各々の推論情報を保存した
推論情報テーブル３２ａと、横軸に各々のエラー情報を
保存したエラー情報テーブル３２ｂと、これらの推論情
報テーブル３２ａのアドレスとエラー情報テーブル３２
ｂのアドレスとで特定されるアドレスのエリアに知識情
報としての通信障害情報を蓄積して保存している知識デ
ータベーステーブル３２ｃとから構成されている。演算
制御部２４の推論情報演算部３５は、応答受信時間に応
じた推論情報を演算し、この演算された推論情報に対応
する推論情報テーブル３２ａの推論情報のアドレスを読
み込み、さらに、エラー情報収集機能部２５から収集さ
れ主記憶部２６に保存された各々のエラー情報を演算
し、この演算により特定されたエラー情報に対応するエ
ラー情報テーブル３２ｂのエラー情報のアドレスを読み
込み、これら読み込まれた各々のアドレスで特定される
知識データベーステーブル３２ｃのアドレスのエリアに
保存された通信障害情報を読み込み推論する。

【００３７】例えば、推論情報演算部３５により縦軸の
推論情報テーブル３２ａのＮｏ．１の「タイマ時間後否
定応答」が演算され、かつ、横軸のエラー情報テーブル
３２ｂのＮｏ．１の「通信回線にエラー表示」が演算さ
れるとする。この場合には、推論情報演算部３５は、知
識データベーステーブル３２ｃのマトリックスの縦軸Ｎ
ｏ．１と横軸Ｎｏ．１とで特定される「Ｎｏ．１同期ケ
ーブル異常」が通信障害情報として推論される。これに
よりネットワーク網上でのプラントデータの伝送を通信
回線１６を通して監視がされ、障害箇所の推論と障害の
予防保全が行える。

【００３８】以上のように障害箇所と推論の予防保全に
関しては、まず、送信データに対する応答の種類と応答
があるまでの時間の相違を監視する。また、ネットワー
ク網の障害情報の的確な把握と障害箇所のローカライズ
については推論情報とエラー情報とをアドレスし、この
アドレスにより特定されるマトリックスに知識情報とし
ての障害情報をテーブルに格納する。そして順次テーブ
ル内容に従って解析していく。

【００３９】さらに、推論知識の獲得および除去は、推
論情報とエラー情報のアドレスに対応したテーブルの障
害情報を書き換える。応答の種類と応答があるまでの応
答受信時間は、最終的にプラントデータ収録監視装置に
データが届いてから送信元に応答がされるまで、各々通
信装置またはプロトコルでリトラ個数、応答タイムアウ
トなどによって異なる。

【００４０】一般的に、１：ｎ型の放射状型通信システ
ムや１：１型の対等型通信システムでは、送信元に近い
箇所で障害が発生するほど、送信元に否定応答が返され
る時間が早くなる。従って、この時間を利用すれば障害
箇所の推論ができる。また、障害に到らず、リトライで
救われて、応答時間が遅くなる場合がある。この時間を
統計情報といい、この統計情報を更新することにより、
未然に障害箇所を予知することができる。

【００４１】障害のローカライズについては、推論情報
と各分散配置した簡易形データ処理装置のエラー情報を
マトリックスにして、各々に対応して障害箇所の重要度
順に優先レベルをつけた障害情報を知識部に格納する。
障害発生時、前記マトリックスにより推論された情報に
テーブルの優先順に運転員等に障害情報を提供してロー
カライズする。これにより、障害発生時に障害情報を的
確に把握して障害箇所を検出することができる。

【００４２】知識データベースの習得、除去、修正等に
ついては、テーブル内容のアドレス優先レベルの数値の
書換えやクリヤにより容易に可能となる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、通
信回線の障害発生時に、知識データベースに基づいて通
信障害情報を出力する。これにより、通信障害箇所の推
論と障害の予防保全が行える。従って、通信障害時間を
最小限にして通信障害箇所をローカライズできるので通
信障害発生を見落としたり、また、通信障害箇所の判断
を誤ることが少ないから時間の無駄がなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す分散階層形プラントデ
ータ収録監視装置の構成図である。

【図２】図１の簡易形データ処理装置の構成図である。

【図３】図２の簡易形データ処理装置に備えられる演算
制御部の構成図である。

【図４】図２の簡易形データ処理装置の推論演算のフロ
ーチャートである。

【図５】図３の演算制御部の推論情報演算部と知識部を
示す説明図である。

【図６】図５の知識部の構成図である。

【図７】従来例を示す分散階層形プラントデータ収録監
視装置の構成図である。

【符号の説明】

１７ データ伝送ライン入出力部 １８ ネットワーク通信制御部 １９ 送受信回路 ２０ タイマ回路 ２１ 障害予防回路 ２２ 演算部 ２３ 端末制御部 ２４ 演算制御部 ２５ エラー情報収集機能部 ２６ 主記憶部 ２７ マンマシンインターフェイス部 ３１ 知識獲得機能部 ３２ 知識部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−273901（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−311504（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−197226（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−284538（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−159637（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−159636（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−122333（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04Q 9/00 - 9/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラントを分散制御する複数の分散制御
   用制御装置と、これら各分散制御用制御装置からのデー
   タを収録および処理を行う各データ処理装置と、これら
   各データ処理装置と通信ネットワークを介して接続さ
   れ、データを総合的に収録および監視するプラントデー
   タ収録監視装置とから構成される分散階層形プラントデ
   ータ収録監視装置において、 前記データ処理装置に、 前記通信ネットワークにデータを送信し、前記通信ネッ
   トワークから前記データに対して応答されるデータを応
   答受信データとして受信する送受信回路と、 前記データを送信したときから前記応答受信データを受
   信するまでの応答受信時間を計測するタイマ回路と、 通信機器の異常を各々のエラー情報として収集するため
   のエラー情報収集機能部と、 前記応答受信時間に応じた各々の推論情報を保存した推
   論情報テーブルと、前記各々のエラー情報を保存したエ
   ラー情報テーブルと、これらの推論情報テーブルのアド
   レスとエラー情報テーブルのアドレスとで特定されるア
   ドレスのエリアに知識情報としての通信障害情報を優先
   順位をつけて蓄積し保存している知識データベーステー
   ブルとからなる知識部と、 前記応答受信時間に応じた推論情報を演算し、この演算
   された推論情報に対応する前記推論情報テーブルの推論
   情報のアドレスを読み込み、前記エラー情報収集機能部
   から収集された各々のエラー情報を演算し、この演算に
   より特定されたエラー情報に対応する前記エラー情報テ
   ーブルのエラー情報のアドレスを読み込み、これら読み
   込まれた各々のアドレスで特定される前記知識データベ
   ーステーブルのアドレスのエリアに保存された通信障害
   惰報を優先順に読み込み推論する減算制御部と、 推論された前記通信障害情報を優先順位をつけて出力す
   る手段とを備えたことを特徴とする分散階層形プラント
   データ収録監視装置。