JP3980760B2

JP3980760B2 - Plant monitoring device

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Publication number: JP3980760B2
Application number: JP20643098A
Authority: JP
Inventors: 哲男玉置; 光広榎本; 幸夫園田; 雄一舘林; 雅弘大川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2018-07-22
Also published as: JPH1195833A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電プラント、火力発電プラント、化学プラント等の大規模プラントのプロセス信号を基に運転状態を監視して異常の発生を早期に検出し診断するプラント監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力発電プラント、火力発電プラント、化学プラント等の大規模プラントには、プラントの性能およびプラントを構成する様々な系統、機器の健全性を確認する目的で多数のプロセス信号が測定されている。多量の信号の全てをプラントの運転員が常時監視することは困難なことから、多くのプラントには計算機を用いてプラント信号を入力し、予め与えた異常検出しきい値と比較することにより自動的にプラント状態の変化を検出する監視装置が設けられている。これら従来の装置は、信号の入力、データの保存、監視処理といった監視装置の諸機能を通常は１つの処理装置（多くの場合はミニコンピュータクラスの汎用計算機）で高速に実行するように設計製作されている。複数の処理装置を設ける場合にも、その目的は装置全体の信頼性確保にあり、同一機能のバックアップ用装置として作られていた。
【０００３】
また、原子力発電プラントを例に採ると、１運転サイクルが終了して燃料交換、機器の定期検査や補修を行って、再度運転を開始した場合に、プラント信号の特性に微妙な変化が観測される場合がある。このため、プラント監視装置の稼動に必要な異常検出しきい値等の様々なパラメータの初期設定を行って装置の運用が開始された後においても、各運転サイクルの開始時に前サイクル運転時のデータを基にしきい値を再設定する必要があり、従来はこれを人間が手作業で行っている。一方、プラント監視装置では監視・診断結果を出力表示するとともに、監視に用いたプラントデータを整理した形で利用者であるプラント運転員等に提供表示することが要求される。プラントデータの監視は、プロセス量の瞬時値である入力データの値ｙそのもの、あるいは自身を含む他のプロセス量のデータｘから既知のプラント特性関数ｙ＝ｆ（ｘ）を用いて予測される値からの偏差δｙ＝ｙ−ｆ（ｘ）を監視指標として、これらを異常検出しきい値と比較することにより行われる。従って、プラントデータの情報表示においては時間を横軸にとった入力値ｙのトレンド図の他、横軸にｘの１信号の値、縦軸にｙの値をとったｘ−ｙ相関図を表示することが行われる。これらのプロットには異常検出しきい値を併せて表示することも行われ、相関図の場合には通常時の特性からのズレを確認し易いように特性関数に基づく予測値ｆ（ｘ）を同時に表示することも行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来技術のプラント監視装置には以下のような３つの課題が指摘される。すなわち、
（１）既設のプラント監視装置に対して、監視機能の追加修正ばかりでなく、監視対象となる信号を追加するような場合、その規模によっては処理装置のハードウェアの交換やソフトウェアの既存部の大幅な修正が必要となり、改造に要するコストが多大となる問題があった。
【０００５】
（２）また、プラント監視装置の運用が開始された後においても、各運転サイクルの開始時に異常検出しきい値を再設定する必要があるが、従来はこの作業を人間が行っていたため、多大な時間を要するばかりでなく、設定基準が作業者に依存して微妙に異なるといった問題があった。
【０００６】
（３）装置の提供する情報の利用者にとっては、時間を横軸にとったトレンド図は信号の挙動を把握し易いが、相関図の表示には時間のスケールが含まれないため、予測値からずれたデータが表示された場合に、それが何時の時点で生じたズレであるかを把握することが困難であるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題に対処してなさたもので、直接の変更対象である機能とは関係のない既存部の交換・修正をほとんど行うことなく、機能・監視対象の拡張・追加を容易に行うことができるプラント監視装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また本発明は、異常検出しきい値の設定を一定の基準に従って自動的に行うことができるプラント監視装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また本発明は、プラントデータの相関情報を時間変化を把握し易い形式で表示するプラント監視装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明のプラント監視装置は、プラントからの各種プラントデータを入力する入力装置と、前記入力装置から送信されるプラントデータを保存するデータ保存装置と、前記データ保存装置に保存されたプラントデータを読み込み監視基準に従って正常／異常の判定を行う監視処理装置とを備え、前記入力装置と前記データ保存装置および前記データ保存装置と前記監視処理装置はそれぞれ通信手段を介して取り外し可能に接続されるとともに、前記入力装置は、同じ入力周期のプラントデータを入力するものであって、入力周期によって分けられたプラントデータのグループごとに複数設置され、前記複数の入力装置は、ともに、同一の信号を少なくとも１つ入力し、前記入力装置に接続される前記データ保存装置と前記監視処理装置は、前記同一信号のデータを用いて複数の前記グループ間の入力時間差を評価し、入力時間差によるデータ値のずれを補正して監視処理することを特徴とする。
【００１１】
請求項１の発明においては、プラント監視に必要な諸機能の処理をそれぞれ異なるハードウェアで実行するモジュール型装置として構成しており、このように機能単位に分割したことによりハードウェアとしてはパソコンクラスの汎用計算機の使用が可能となり、機能単位での拡張・追加を容易かつ安価に行うことができる。なお、機能単位にソフトウェアをモジュール化するだけでなくハードウェアをも分割することにより、同一ハードウェア内で処理するのに比べて各機能の間で必要な情報の授受に、従来にない伝送時間が余分に必要となるが、近年のネットワーク通信速度の向上と監視周期の調整によりこのようなモジュール化は可能である。また、同一時間間隔で入力すべき監視対象信号数が多い場合にも、限られた入力チャンネル数の入力装置を複数台用いることによって容易かつ安価に対応することができる。また、同一入力間隔の監視対象信号を追加する場合にも、既存入力装置の大幅な改造等を避けることができる。
【００１９】
請求項２の発明は、請求項１記載のプラント監視装置において、入力時間差は、相互相関関数あるいは複素コヒーレンス関数のフーリエ逆変換として定義される量であるレホケンスが最大となる時間、あるいは位相差と周波数の関数の傾きにより評価することを特徴とする。
【００２０】
請求項２の発明においては、複数の入力装置間でハードウェアによって同期をとる必要がなくなるため、前述したように入力装置の増設を容易に行うことができる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
【００５７】
図１は、本発明のプラント監視装置の第１の実施の形態の全体構成を示すもので、プラントデータを入力する入力装置１と、入力されたプラントデータを保存するデータ保存装置２と、保存されたプラントデータを指定周期で入力し正常／異常の判定を行う監視処理装置３とで構成される。
【００５８】
上記構成において、プラントから得られる信号は入力装置１によって時系列データに変換され、データ保存装置２に伝送される。データ保存装置２は入力装置１によって入力されたプラントデータの一定期間分を常時連続して保存する。監視処理装置３は、データ保存装置２に格納されているプラントデータを指定監視周期ごとに入力し、予め定めた監視基準に従って正常／異常の判定を行う。異常が検出された場合にはその結果の保存と出力表示を行うとともに、監視処理に用いたデータの異常検出前後一定期間分を異常データとして保存する。
【００５９】
また図２〜図４は、上記各装置の詳細な構成例を示すものである。入力装置１は、装置内の機能を制御する制御部１ａと、プラント信号を量子化する量子化部１ｂと、量子化されたデータを一定量記憶する２つの一時記憶部１ｃと、記憶および取り出し時の一時記憶部１ｃの切り替えを行うゲート部１ｄ、１ｅと、データ送信を行う通信部１ｆとで構成される。
【００６０】
データ保存装置２は、各機能を制御する制御部２ａと、データの受信または送信を行う通信部２ｂ、２ｃと、データを記憶する記憶部２ｄとで構成される。
【００６１】
監視処理装置３は、各機能を制御する制御部３ａと、データの受信を行う通信部３ｂと、監視基準に従ってデータの異常を検出する監視処理部３ｃと、監視基準を格納する監視基準格納部３ｄと、監視結果を格納する監視結果格納部３ｅと、監視結果を出力表示する出力表示部３ｆと、異常を検出されたデータについて一定期間のデータを記憶する長期記憶部３ｇとで構成される。
【００６２】
次に、本実施の形態の作用を図２〜図４に基づいて説明する。
図２に示す入力装置１において、予め設定された入力時間間隔Δｔごとに制御部１ａから出される指令に従い、プラント信号は量子化部１ｂにより量子化され、ゲート部１ｄを経由して予め設定された容量を持つ一時記憶部１ｃのいずれか一方に格納される。入力データを格納中の一時記憶部１ｃに空き容量がなくなった場合、制御部１ａはゲート部１ｄに指令を出して格納先の一時記憶部１ｃを切り替えるとともに、格納を終えた一時記憶部１ｃの時系列データをゲート部１ｅを経由して通信部１ｆよりデータ保存装置２へ送信する。
【００６３】
入力装置１からデータ保存装置２へ送信されたデータは、制御部２ａにより、通信部２ｂを経由して一定期間分の容量を持つリングバッファ状の記憶部２ｄに保存される。すなわち、記憶部２ｄにおいて一定期間を経過したデータは新たなデータによって上書きされる。記憶部２ｄのプラントデータは、指定監視周期ごとに図４に示す監視処理装置３の制御部３ａの指令によって、通信部３ｂ、２ｃを経由して読み出され、監視処理部３ｃにおいて監視基準格納部３ｄに設定された監視方法、異常検出しきい値等の条件に従ってその正常／異常が判定される。異常が検出された場合、制御部３ａはその結果を監視結果格納部３ｅに保存し、出力表示部３ｆに表示する。また、異常検出の前後の予め定めた期間分のプラントデータを長期記憶部３ｇに格納する。
【００６４】
以上の説明からも明らかなように、本実施の形態によれば、各機能処理間のデータの流れは一方向のみであるため、各機能単位にソフトウェアおよびハードウェアの独立性を高めたモジュール型プラント監視装置を実現することができる。このように機能単位に分割したことにより、ハードウェアとしてはパソコンクラスの汎用計算機の使用が可能であり、これにより機能単位での拡張・追加を容易かつ安価に行うことができる。
【００６５】
なお、長期記憶部３ｇをデータ保存装置２に含め、監視処理装置３において異常が検出された場合にデータ保存装置２に長期保存の指令を出すように構成することも可能である。さらに、監視処理装置３の出力表示部３ｆを別置の出力表示／対話処理装置として構成することも可能である。
【００６６】
図５は、本発明のプラント監視装置の第２の実施の形態の全体構成を示すもので、プラントからの信号を入力する入力装置１と、入力されたプラントデータに対してあらかじめ定めた監視基準に従って正常／異常の判定を行い、判定結果に従って入力データを保存するデータ監視保存装置４とで構成される。この構成では、プラントから得られる信号は入力装置１によって時系列データに変換されデータ監視保存装置４に伝送される。
【００６７】
図６は、データ監視保存装置４の詳細な構成例を示すもので、各機能を制御する制御部４ａと、データを受信する通信部４ｂと、監視基準に従ってデータの異常を検出する監視処理部４ｃと、監視基準を格納する監視基準格納部４ｄと、監視結果を格納する監視結果格納部４ｅと、監視結果を出力表示する出力表示部４ｆと、異常データを格納する長期記憶部４ｇと、正常データを格納する記憶部４ｈとで構成される。
【００６８】
次に、本実施の形態におけるデータ監視保存装置４の動作を図６に基づいて説明する。
通信部４ｂより入力されたプラントデータは、監視処理部４ｃにおいて、監視基準格納部４ｄに格納されている監視周期、監視方法、異常検出しきい値等の条件に従って処理され、正常／異常が判定される。
【００６９】
監視結果が正常な場合、制御部４ａは一定期間分の入力データを記憶部４ｈに格納する。異常が検出された場合、制御部４ａはその結果を監視結果格納部４ｅに保存し、出力表示部４ｆに出力するとともに、異常検出前後一定期間分のデータを異常データとして長期記憶部４ｇに保存する。
【００７０】
以上の説明からも明らかなように、本実施の形態によれば、入力データの監視と保存の２つの処理を同一装置内で行うため、前記第１の実施の形態におけるデータ保存装置から監視処理装置へのデータ通信に要する時間が不要となり、より短周期での監視が可能となる。
【００７１】
図７は、本発明のプラント監視装置の第３の実施の形態の全体構成を示すもので、プラントデータを入力し保存するデータ入力保存装置５と、データ入力保存装置５からプラントデータを指定周期で入力し正常／異常の判定を行う監視処理装置３とで構成される。この構成では、プラントから得られる信号はデータ入力保存装置５に入力されて時系列データに変換され、常時一定期間分のデータが連続的に保存される。監視処理装置３は第１の実施の形態におけるものと同様であり、図４に示すような構成を有する。
【００７２】
図８は、データ入力保存装置５の詳細な構成例を示すもので、制御部５ａと、量子化部５ｂと、２つの一時記憶部５ｃと、これらの一時記憶部５ｃへの読み込みおよび読み出しを行うゲート部５ｄ、５ｅと、一時記憶部５ｃへ一時記憶されたプラントデータを格納する記憶部５ｆと、データ送信を行う通信部５ｇとで構成される。
【００７３】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
図８に示すように構成されたデータ入力保存装置５においては、プラント信号は量子化部５ｂにより量子化され、ゲート部５ｄを経由して予め設定された容量を持つ一時記憶部５ｃのいずれか一方に格納される。入力データを格納中の一時記憶部５ｃに空き容量がなくなった場合、制御部５ａはゲート部５ｄに指令を出して格納先の一時記憶部５ｃを切り替えるとともに、格納を終えた一時記憶部５ｃの時系列データをゲート部５ｅを経由して記憶部５ｆに直接に保存する。記憶部５ｆに格納されたプラントデータは通信部５ｇを経由して、監視処理装置３により指定監視周期ごとに読みだされ、第１の実施の形態で説明したように処理される。
【００７４】
本実施の形態によれば、監視対象信号の拡張といった要求には対応し難いものの、観測信号の数が限られているプラントや監視対象信号の拡張の可能性がないプラントに対しては、高速のデータ保存が可能なプラント監視装置を実現することができる。
【００７５】
図９は、本発明のプラント監視装置の第４の実施の形態の全体構成を示すもので、入力時間間隔の同じグループのプラント信号をそれぞれ入力するグループ単位の複数台の入力装置１と、これらの入力装置１によって入力されたプラントデータを保存するデータ保存装置２′と、保存されたプラントデータを指定周期で入力し正常／異常の判定を行う監視処理装置３とで構成される。
【００７６】
この構成において、入力装置１は、図２に示す構成を有し、第１の実施の形態とは入力周期のみがΔｔ₁、…、Δｔ_nと異なる。監視処理装置３は、第１の実施の形態と同じく図４に示すような構成を有する。
【００７７】
データ保存装置２′は図１０に構成例を示すように、図３に示すデータ保存装置２とほぼ同じであるが、制御部２′ａと、データの受信または送信を行う通信部２′ｂ、２′ｃと、データを記憶する記憶部２′ｄに加えて、入力された信号グループ別にプラントデータを分けて保存するための前処理部２′ｅが設けられている。
【００７８】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
この実施の形態では、監視対象のプラント信号は入力時間間隔の同じ信号ごとにグループ化され、各グループに対して独立に設けられた複数台の入力装置１にそれぞれ入力される。
【００７９】
各入力装置１から送出されたプラントデータは、データ保存装置２′において常時一定期間分が信号グループ別に分けて連続的に保存される。このデータは予め設定された監視周期ごと監視処理装置３に入力されて監視処理が実行される。
【００８０】
従来のプラント監視装置のように１台の入力装置しかない場合には、新たに異なる入力周期の信号を追加するには入力部のソフトウェアの大幅な改造が必要となったが、これに対して本実施の形態によれば、同一構成の入力装置を追加することで既存入力装置の大幅な改造を避けることができる。
【００８１】
なお、第１の実施の形態と同様に、入力装置が分離された構成の第２の実施の形態のプラント監視装置に対しても、図１１に例示するように入力装置１を信号グループごとに独立して設けた構成とすることが可能である。この場合、データ監視保存装置４′は図６と類似の構成となるが、監視処理部４ｃの前に図１０と同様の前処理部が付加される。
【００８２】
図１２は、本発明のプラント監視装置の第５の実施の形態の全体構成を示すもので、入力時間間隔の同じグループのプラント信号をそれぞれ入力し、かつともに共通信号を入力する複数台の入力装置１と、これらの入力装置１によって入力された各グループのプラントデータおよびグループ間の入力時間差を評価した共通データを保存するデータ保存装置２″と、保存されたプラントデータをグループ間の入力時間差を補正して正常／異常の判定を行う監視処理装置３′とで構成される。
【００８３】
本実施の形態は、同一周期で入力すべき信号数が非常に大きい場合に対応したものであり、第４の実施の形態と同様にこれらの信号を複数のグループに分割し、グループごとに異なる入力装置１に入力する。このとき、各入力装置１に共通の信号を含めて入力する。共通信号としては、プラント信号の中で低周波から高周波までのできるだけ広い周波数成分を持った信号を選択して用いるか、あるいは同様の特性を持つ疑似信号、例えば良く知られるＭ系列信号のような信号、を用いる。各入力装置１は、第１の実施の形態と同様に図２に示すような構成を有する。
【００８４】
各入力装置１から送出されたプラントデータは、データ保存装置２″に入力されて常時一定期間分が連続的に保存される。データ保存装置２″は、図１３に示すように、第４の実施の形態における図１０に示すデータ保存装置２′と比較して、制御部２″ａ、通信部２″ｂ、２″ｃ、記憶部２″ｄおよび前処理部２″ｅに、各グループに含まれる共通信号の時系列データに基づいてグループ間の入力時間差を評価し記憶部２″ｄに保存する時間差評価部２″ｆが付加された構成を有する。
【００８５】
また、監視処理装置３′も、図１４に示すように、第１の実施の形態における図４に示す監視処理装置３と比較して、制御部３′ａ、通信部３′ｂ、監視処理部３′ｃ、監視基準格納部３′ｄ、監視結果格納部３′ｅ、出力表示部３′ｆおよび長期記憶部３′ｇに、プラントデータを入力時間差によって補正する時間差評価部３′ｉが付加された構成を有する。
【００８６】
次に、図１３および図１４に基づいて、本実施の形態におけるデータ保存装置２″および監視処理装置３′の動作を説明する。
【００８７】
データ保存装置２″では、通信部２″ｂを介して各入力装置１からのプラントデータの入力が開始され、予め設定された評価期間分のデータが前処理部２″ｅを経由して記憶部２″ｄに保存されたとき、制御部２″ａの指令によって時間差評価部２″ｆは各グループに含まれる共通信号の時系列データを入力し、グループ間の入力時間差を評価して記憶部２″ｄに保存する。
【００８８】
２つの異なる信号グループ間の入力時間差評価は次のように行う。すなわち、２つのグループに含まれる共通信号データをそれぞれｘ、ｙとする。予め設定した評価期間をｍΔｔとすると、ｍ点の時系列データｘ、ｙの相互相関関数φ_xy
（τ）を求め、図１５に示すようにその最大値を与えるτを入力時間差δとする（τ＝δ）。あるいは、データ保存装置２″の記憶部２″ｄに保存されるデータ数が多くてｍも大きい場合には、ｘ、ｙの複素コヒーレンス関数のフーリエ逆変換として定義されるレホケンス（H.Nishihara & H.Konishi: A New Correlation Method for Transit-time Estimation, Progress in Nuclear Energy, Vol.1, p.219, Pergamon Press 1977) を求め、相互相関関数の場合と同様にその最大値を与える遅れ時間を入力時間差とする。あるいはこの解析において得られる図１６に例示するようなｘ、ｙの位相差θ−周波数ｆ特性に対して、ｘを基準として見たｙの位相遅れをθ＝−３６０δｆなる直線で近似して得られる値δを入力時間差とする。
【００８９】
データ保存装置２″の記憶部２″ｄに保存されたデータは、予め設定された監視周期ごとに監視処理装置３′に入力され、時間差を考慮した監視処理が行われる。すなわち、通信部３′ｆから入力されたプラントデータは、時間差評価結果とともにまず時間差補正部３′ｉに与えられる。ここでは、例えば、監視処理において異なるグループに含まれるデータから算出する監視指標を用いる場合、時間の最も遅れたグループを基準に他のグループのデータを内挿することによって、グループ間の時間差を補正したデータを作成する。
【００９０】
いま時間差評価部２″ｆで得られた２つのグループ間の入力時間差がδ（＜Δｔ）であったとすると、入力の早いグループのデータｘ_i（ｉ＝ｔ／Δｔ）は、次式
ｘ_i′＝ｘ_i＋（ｘ_i+1−ｘ_i）＊（δ／Δｔ）
に従ってｘ_i′に補正される。もちろん、（δ／Δｔ）の大きさによって補正を行わない、あるいは単に１点分ずらす、といった処理を行うことも可能である。
【００９１】
監視処理部３′ｃでは、補正後のデータに対して、監視基準格納部３′ｄに設定された監視方法、異常検出しきい値等の条件に従って正常／異常判定を行う。異常が検出された場合の動作は、時間差評価結果を含めて長期記憶部３′ｇに保存する他は、第１の実施の形態と同様である。
【００９２】
以上のように構成することにより、同一時間間隔で入力すべき監視対象信号を、既存の入力装置で対応できない数だけ追加するような場合にも、限られた入力チャンネル数の入力装置を複数台追加するだけで容易かつ安価に対応することができる。
【００９３】
なお、以上で説明した実施の形態は、図９に示すプラント監視装置において、同一入力間隔の信号が多数ある場合への対応を可能とするものである。同様に、図１１に示すプラント監視装置の場合にも本実施の形態の適用は可能である。この場合のデータ監視保存装置は、図６に示す構成の監視処理部４ｃの前段に図１３における時間差評価部２″ｆと図１４における時間差補正部３′ｉが付加されたものとなる。
【００９４】
図１７は、本発明のプラント監視装置の第６の実施の形態を示すもので、図１に示す第１の実施の形態と比較して、図１に示す監視処理装置３にデータを送信するための通信部を付加し、この監視処理装置３からの監視処理結果を基に予め与えた診断基準に従って異常原因を判定する診断処理装置６が設けられてる。この診断処理装置６は、図１８に示すように、制御部６ａと、監視処理装置３から監視処理結果を受信する通信部６ｂと、監視処理結果から診断基準に従って異常診断を行う診断処理部６ｃと、診断処理部６ｃで用いる診断基準を格納する診断基準格納部６ｄと、診断処理部６ｃの診断結果を格納する診断結果格納部６ｅと、診断結果を出力表示する出力表示部６ｆとで構成される。
【００９５】
次に、診断処理装置６の動作を図１８に基づいて説明する。
診断処理の実行は出力表示部６ｆを介した対話入力による使用者の要求により、あるいは予め設定された時間において自動的に出される制御部６ａからの指令により開始される。実行開始により、まず監視処理装置３の監視結果格納部に保存されている監視処理結果が、監視処理装置３の通信部を経由して診断処理装置６に送信され、通信部６ｂを経由して診断処理部６ｃに入力される。
【００９６】
監視処理結果は、監視指標ごとにそれぞれが異常検出しきい値を越えて増加したか減少したかあるいは正常値のままであったかについての情報であり、あるいは単に正常または異常といった情報である。ここではこれらを監視指標の変化パターンと呼ぶことにすると、診断基準格納部６ｄには既知の異常事象に対して想定される監視指標の変化パターンが基準パターンとして与えられている。
【００９７】
診断処理部６ｃでは、監視処理装置３から入力された現状の監視指標の変化パターンを基準パターンと比較照合し、現状に最も類似した基準パターンを示す既知事象を異常の原因事象と診断する。制御部６ａは、この診断結果を出力表示部６ｆに出力するとともに診断結果格納部６ｅに保存する。
【００９８】
なお、本実施の形態は第１の実施の形態に診断処理装置６を付加したものであるが、当然第２ないし第５の実施の形態にも診断処理装置６を付加することができる。
【００９９】
このように、診断のための専用処理装置を設けることにより、監視機能、診断機能のいずれを修正・追加する場合にも、それぞれの既存部の大幅な改造を避けることができる。
【０１００】
図１９は、本発明のプラント監視装置の第７の実施の形態の全体構成を示すもので、プラント監視装置の従来型である入力手段、保存手段および監視処理手段を備えたプラント監視処理装置７に、その監視処理結果を入力し予め与えた診断基準に従って異常原因を判定する専用の診断処理装置６を付加している。
【０１０１】
プラント監視処理装置７には、図２０に示すように、制御部７ａと、図１に示す入力装置１相当の量子化部７ｂ、ゲート部７ｄ、７ｅ、および一時記憶部７ｃよりなるプラントデータ入力機能と、図６に示すデータ監視保存装置４相当の監視処理部７ｆ、監視基準格納部７ｇ、監視結果格納部７ｈ、出力表示部７ｉ、プラントデータを常時保存する記憶部７ｊおよび異常検出時のプラントデータを保存する長期記憶部７ｋよりなる監視処理保存機能が備えられている。
【０１０２】
診断処理装置６は、第６の実施の形態で説明した図１８と同様に構成され、出力表示部６ｆを介した対話入力による使用者の要求により、あるいは予め設定された時間において自動的に出される制御部６ａからの指令により診断処理が開始される。すなわち、まず監視結果格納部７ｈに保存されている監視処理結果が、図示されていない通信部を経て診断処理装置６に入力され、以下第６の実施の形態で説明したのと同様の動作で診断処理を実行する。
【０１０３】
このような構成とすることにより、第３の実施の形態で示した装置と同様に観測信号の数が限られているプラントや監視対象信号の拡張の可能性がないプラントに対して、高速の監視処理とデータ保存が可能でかつ監視処理装置を改造することなく診断機能の改良等を行うことができる。
【０１０４】
図２１は、本発明のプラント監視装置の第８の実施の形態の全体構成を示すもので、第４の実施の形態の変形例として図１１に示した構成に、診断処理装置６と、プラントデータに対してそれぞれの目的により個別の監視診断処理を行う複数の専用装置（個別監視診断処理装置）８が付加されている。この図において、入力装置１は図２と同様に構成され、データ監視保存装置４′は、第４の実施の形態で説明したように図６に示す構成に前処理部を設けたものに、データを送信するための通信部を付加したものである。また、診断処理装置６は図１８と同様に構成される。
【０１０５】
個別監視診断処理装置８は、図２２に示すように、制御部８ａと、データを受信する通信部８ｂと、個別監視診断基準に従って個別の異常を監視する個別処理部８ｃと、個別監視診断基準格納部８ｄと、監視診断結果格納部８ｅと、出力表示部８ｆと、異常を検出されたプラントデータを保存する長期記憶部４ｇとで構成されている。
【０１０６】
次に、本実施の形態における個別監視診断処理装置８の動作を図２２に基いて説明する。
個別監視診断処理装置８の制御部８ａは、予め設定された監視診断周期ごとにデータ監視保存装置４′の記憶部４ｈ（図６参照）より図示しない通信部および図２２に示す通信部８ｂを経由してプラントデータを入力し、個別処理部８ｃに与える。
【０１０７】
個別処理部８ｃは、監視診断基準格納部８ｄに与えられた処理方法、異常検出しきい値等に従ってプラントデータを処理し、正常／異常の判定を行う。異常が検出された場合にはその結果を出力表示部８ｆに出力し、監視診断結果格納部８ｅに保存するとともに、異常検出前後一定時間分の入力データを長期記憶部８ｇに保存する。
【０１０８】
診断処理装置６は、第６の実施の形態で説明したように、監視処理装置３やデータ監視保存装置４より得られる各監視指標の変化パターンを基に診断するのに対し、ここで述べた個別監視診断処理装置８は、例えば特定の異常事象のみに注目した処理を行い、当該事象が発生しているか否かを監視する、といった目的で設置するものを含んでいる。
【０１０９】
なお、本実施の形態で用いた個別監視診断処理装置は、第１〜第７の実施の形態にも付加することができる。
【０１１０】
上記したように、本実施の形態のように構成することにより、装置の既存部を改造することなく例えば従来にない診断機能を追加するといった作業を容易に行うことができ、装置に機能拡張性を持たせることが可能となる。
【０１１１】
図２３は、本発明のプラント監視装置の第９の実施の形態の全体構成を示すもので、入力装置１とデータ監視保存装置４″とで構成される。この実施の形態の全体構成は、図５に示す第２の実施の形態と類似しているが、入力装置１に接続されるデータ監視保存装置４″が、図２４に示すように、図６に示すデータ監視保存装置４と比較して、異常検出のための監視方法と異常検出しきい値を、過去に保存されたプラントデータの時系列から予め与えた条件に従って自動的に設定する機能を備えている。
【０１１２】
図２４において、データ監視保存装置４″は、制御部４″ａと、データを受信する通信部４″ｂと、監視基準に従ってデータの異常を検出する監視処理部４″ｃと、監視基準を格納する監視基準格納部４″ｄと、監視結果を格納する監視結果格納部４″ｅと、監視結果を出力表示する出力表示部４″ｆと、異常データおよび正常データを長期間格納する長期記憶部４″ｇと、通信部４″ｂで受信したプラントデータを保存する記憶部４″ｈと、記憶部４″ｈ内のプラントデータを長期記憶部４″ｇに保存処理する保存処理部４″ｉと、長期記憶部４″ｇ内のデータを用いて監視基準を作成し監視基準格納部４″ｄに設定する監視基準設定部４″ｊとで構成される。
【０１１３】
次に、図２４に基づいて本実施の形態におけるデータ監視保存装置４″の動作を説明する。
通信部４″ｂより入力されたプラントデータは、一定期間分の時系列データを保存する記憶部４″ｈに逐次格納される。制御部４″ａは、監視基準格納部４″ｄに与えられた監視周期で監視処理部４″ｃを起動する。監視処理部４″ｃは、記憶部４″ｈよりプラントデータを入力し、監視基準格納部４″ｄに設定された監視方法、異常検出しきい値に従って異常の有無を判定する。異常が検出された場合、制御部４″ａはその結果を監視結果格納部４″ｅに保存し、出力表示部４″ｆに出力するとともに、異常検出前後一定期間分のデータを異常データとして長期記憶部４″ｇに保存する。ここまでの動作は記憶部４″ｈへの保存と監視処理の実行との前後関係を除いて第２の実施の形態の場合と同様である。
【０１１４】
本実施の形態の特徴は、監視処理の結果が正常という状態が続いた場合にも、保存処理部４″ｉによってプラントデータが長期記憶部４″ｇに保存されること、出力表示部４″ｆあるいは図示しない別置の出力表示／対話装置を介した利用者の要求により起動される監視基準設定部４″ｊを備え、長期記憶部４″ｇに保存されたプラントデータを基に監視方法と異常検出しきい値を自動設定するようにしたことにある。
【０１１５】
図２５は、監視基準設定部４″ｊの処理の流れを示したもので、６つのステップ１０１〜１０６で処理が行われる。すなわち、ステップ１０１では、長期記憶部４″ｇに保存されたプラントデータの中から、設定条件Ｏの１つとして利用者の指定した期間のデータを入力する。今、入力された中の１信号の時系列データが図２６（ａ）のようであったとする。
【０１１６】
ステップ１０２では、入力データについて、機器のテスト運転等の既知の運転操作の影響が現れている期間を、予め与えられた判定条件Ｐに従って判定し、異常検出しきい値の設定用データからその期間内のデータを除外する。ここで、運転操作の判定条件は、例えば判定用信号の一定時間内の変化量や変化率がある範囲を越えたか否か、あるいは特定の機器の運転状態を示す信号の値から操作の有無を直接判断する、といった論理データとして与えておく。今、図２６（ａ）のデータの急激な変化を示している期間が運転操作によるものと判定された場合、同図（ｂ）に示すように操作期間内のデータが除外される。
【０１１７】
またステップ１０２では、使用データの設定条件Ｏの１つとして指定された、異常の影響を受けていることが明らかなデータ、および／あるいは単に除外指定されたデータを、異常検出しきい値の設定用データから除外する処理を行う。図２６（ａ）で点線で示した円内のデータが、異常の影響によって変化したデータ、あるいは除外指定されたデータであった場合、同図（ｂ）に示すようにこの点が除外される。
【０１１８】
ステップ１０３では、予め与えた定常性判定条件Ｑに従い、運転操作が行われていない期間の、かつ除外指定データを含まないデータに対して定常性の判定を行う。この判定処理は、例えば、データの最大値と最小値の差（以下、最大振れ幅という。）および算術平均値を求め、前記最大振れ幅が前記算術平均値の定数倍（例えば 3％）よりも小さければ定常、大きければ非定常、といった判定条件に基づいて行う。さらにこのステップでは、プラントデータごとに定常／非定常に応じて監視方法の選定を行う。すなわち、定常性を示すデータに対してはその算術平均値の上下に固定したしきい値を設けて監視する方法を適用し、非定常なデータに対してはその移動平均値の上下に固定幅のしきい値を設けて監視する方法を適用する、といった選定を行う。
【０１１９】
ステップ１０４では、選定された監視方法をステップ１０２で得られたデータに適用し、算術平均値あるいは移動平均値からの偏差を監視指標として、監視指標の変動量を評価する。図２６（ｃ）は、図２６（ｂ）のデータを非定常と判定し、滑らかな細線で示す移動平均値を求めて表示したものである。同図（ｅ）には移動平均値からの偏差を監視指標として示している。
【０１２０】
ステップ１０５では、監視指標の変動量を基に、予め与えたしきい値設定条件Ｒに従い異常検出しきい値を設定する。しきい値設定条件Ｒとしては、例えば最大偏差の定数倍、あるいは標準偏差の定数倍、といった条件が与えられる。図２６（ｄ）に示した振幅Α、Ｂは最大偏差の定数倍として定めた場合のしきい値を示したものである。
【０１２１】
以上のようにして設定した監視方法と異常検出しきい値をステップ１０６で監視基準格納部４″ｄに保存する。図２６（ｅ）は、同図（ａ）のデータに対して監視を行った場合に適用される上・下限しきい値をデータとともに表示したものである。
【０１２２】
なお、ステップ１０３の処理における定常性判定条件Ｑは、前記の最大振れ幅が算術平均値の定数倍（例えば 3％）より小さければ定常、大きければ非定常という基準に替えて、あるいは併用して、次のような基準を用いることができる。すなわち、最大振れ幅が算術平均値の定数倍よりも小さく、かつ算術平均値廻りの標準偏差が算術平均値の別途設定された定数倍よりも小さければ定常、いずれか一方が大きければ非定常とする。これにより、図２７の（ａ）に示すような時系列データを非定常と判定することができる。あるいは、最大振れ幅が算術平均値のある定数倍（例えば 3％）より大きくても、さらに別の定数倍（例えば1000％）より大きければ定常とする。これにより、図２７の（ｂ）に示すような算術平均値がゼロに近い時系列データを定常と判定することができる。あるいは、最大振れ幅が算術平均値廻りの標準偏差の定数倍よりも小さければ定常、大きければ非定常とする。これにより、図２７の（ｃ）に示すような正常時の振れ幅が大きなデータは非定常と判定され、移動平均値からの偏差を監視指標とすることによって、正常時の振れ幅を異常とすることなく異常値を高感度に検出することが可能となる。
【０１２３】
本実施の形態のように監視基準の自動設定機能を備えることにより、異常検出しきい値の設定に要していた時間を大幅に短縮することができるとともに、設定者に依存しない一定の基準に従ったしきい値の設定が可能となる。また、運転操作の行われたことを識別してしきい値設定および監視実行対象から除外することにより、高感度の異常検出が可能となる。さらに、プラント信号が正常時において定常性を示すか否かを判定することにより、処理速度と検出感度の観点から好適な監視方法を設定することができる。
【０１２４】
なお、上記監視基準の自動設定機能は、第２の実施の形態に限らず、第１の実施の形態から第８の実施の形態のプラント監視装置に持たせることができる。また、従来のプラント監視装置に対して上記監視基準の自動設定機能を持たせたものも、本発明の範囲に含まれる。
【０１２５】
本発明のプラント監視装置の第１０の実施の形態は、プラント監視装置の出力表示部あるいは別置の出力表示／対話装置において、プラント信号Χの入力値を横軸、プラント信号Ｙの入力値を縦軸とするＸ−Ｙ相関図を表示するにあたり、Ｙの入力値と与えられた既知の基準モデル（予測モデル）により算出したＹの予測値との差（予測残差）の時間トレンドを同時に表示する機能を備えたものである。
【０１２６】
例えば、図４に示す第９の実施の形態のデータ監視保存装置４″の出力表示部４″ｆにおいて、本機能を実施する部分の構成を図２８に示す。同図において、出力表示部４″ｆは、長期記憶部４″ｇから２つの信号Ｘ、Ｙの所定期間のデータを取り出すデータ取り出し部１１と、２信号のデータからグラフデータを作成する相関図作成部１２と、信号Ｙの入力値と、予測モデルＹ＝ｆ（Ｘ）により信号Ｘから求まる信号Ｙの期待値ｆ（Ｘ）との差を求める残差列計算部１３と、相関図作成部１２と残差列計算部１３で作成された各々のデータを同一画面上に表示するデータ表示部１４とを有する。
【０１２７】
次に、出力表示部４″ｆの図２８に示す機能の動作を説明して上記本実施の形態の作用を説明する。
データ取り出し部１１は、相関表示する横軸の信号Ｘと縦軸の信号Ｙの２つの信号の時系列データを、指定された期間について長期記憶部４″ｇから取り出す。相関図作成部１２は、データ取り出し部１１により取り出された２信号Ｘ、Ｙのデータを用いて相関図データを作成する。また、残差列計算部１３ではデータ取り出し部１１により取り出された２信号Ｘ、Ｙのデータを用いて、信号Ｙの観測値と、予め設定されている基準相関式である予測モデルＹ＝ｆ（Ｘ）により信号Ｘから求まる信号Ｙの期待値ｆ（Ｘ）との差を求め残差列データを作成する。
【０１２８】
データ表示部１４は、相関図作成部１２と残差列計算部１３で作成された各々のデータを図２９に示すように同一画面上に表示する。このとき、相関図には時間に関する情報が明示されないため、相関図と時間トレンドの対応する表示色をともに連続的に変化させることで時間の経過を示す。
【０１２９】
また、データ表示部１４は、利用者によって指定された時刻のデータを、色またはマークにより他のデータと区別して表示する。図３０は、利用者により指定されたデータをマークを変えることで区別して表示した画面例であり、同図に三角形で示した時刻操作スイッチＳを操作することでデータの指定時刻を変えることができる。利用者からの指定が、図３０に示した開始時刻と終了時刻で与えられる任意の時間幅であった場合には、データ表示部１４はデータの色またはマークによる区別表示を一定時間間隔で、指定された時間幅について繰り返し行うことにより、時間の経過に伴うデータの変化を動的に表示する。
【０１３０】
本実施の形態によれば、相関図と残差列時間トレンド図を同時に表示し、且つ色またはマークによる識別により、相関関係の時間変化を容易に把握することが可能となる。
【０１３１】
【発明の効果】
上記したように、本発明によれば、プラント監視に必要な諸機能の処理を機能単位に分割してそれぞれ異なるハードウェアで実行するモジュール型装置として構成したことにより、ハードウェアとしてはパソコンクラスの汎用計算機の使用が可能となり、機能単位での拡張・追加を容易かつ安価に行うことができる。特に、複数台の入力装置から並列に入力されたデータ間の時間補正機能を備えたことにより監視対象信号を追加する場合にも、既存入力装置の大幅な改造等を避けることができる。
【０１３２】
また、プラントデータの監視基準を、過去に保存されたプラントデータから自動的に設定する機能を備えたことにより、異常検出しきい値の設定に要していた時間を大幅に短縮できるとともに、設定者に依存しない監視基準の設定が可能となる。
【０１３３】
さらに、プラントデータの相関特性の表示に、基準相関特性からの偏差のトレンド図を同時に表示することにより、従来判り難かった相関特性の時間変化が把握し易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態のプラント監視装置を示すブロック図である。
【図２】図１における入力装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】図１におけるデータ保存装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】図１における監視処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態のプラント監視装置を示すブロック図である。
【図６】図５におけるデータ監視保存装置の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態のプラント監視装置を示すブロック図である。
【図８】図７におけるデータ入力保存装置の構成例を示すブロック図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態のプラント監視装置を示すブロック図である。
【図１０】図９におけるデータ保存装置の構成例を示すブロック図である。
【図１１】図９に示すプラント監視装置の変形例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第５の実施の形態のプラント監視装置を示すブロックズである。
【図１３】図１２におけるデータ保存装置の構成例を示すブロック図である。
【図１４】第１２における監視処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図１５】相互相関関数により入力信号間の時間差を評価する例を示す図である。
【図１６】位相差−周波数特性により入力信号間の時間差を評価する例を示す図である。
【図１７】本発明の第６の実施の形態のプラント監視装置を示すブロック図である。
【図１８】図１７における診断処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第７の実施の形態のプラント監視装置を示すブロック図である。
【図２０】図１９におけるプラント監視処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第８の実施の形態のプラント監視装置を示すブロック図である。
【図２２】図２１における個別監視診断処理装置の構成例を示すブロック図である。
【図２３】本発明の第９の実施の形態のプラント監視装置を示すブロック図である。
【図２４】図２３におけるデータ監視保存装置の構成例を示すブロック図である。
【図２５】図２４における監視基準設定部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図２６】監視基準設定方法を説明する図である。
【図２７】監視基準設定方法における定常性判定方法を説明する図である。
【図２８】本発明にかかる出力表示部の相関図表示に関する構成を示すブロック図である。
【図２９】相関図の表示画面例を示す図である。
【図３０】相関図の表示画面例を示す図である。
【符号の説明】
１………入力装置
２、２′、２″………データ保存装置
３、３′………監視処理装置
４、４′、４″………データ監視保存装置
５………データ入力保存装置
６………診断処理装置
７………プラント監視処理装置
８………個別監視診断処理装置
１１………データ取り出し部
１２………相関図作成部
１３………残差列計算部
１４………データ表示部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plant monitoring apparatus that monitors an operating state based on a process signal of a large-scale plant such as a nuclear power plant, a thermal power plant, a chemical plant, etc., and detects and diagnoses the occurrence of an abnormality at an early stage.
[0002]
[Prior art]
In a large-scale plant such as a nuclear power plant, a thermal power plant, and a chemical plant, a large number of process signals are measured for the purpose of confirming the performance of the plant and the soundness of various systems and devices constituting the plant. Since it is difficult for the plant operator to constantly monitor all of the large amount of signals, many plants automatically input the plant signal using a computer and compare it with a given abnormality detection threshold. In particular, a monitoring device for detecting changes in the plant state is provided. These conventional devices are designed and manufactured so that the functions of the monitoring device, such as signal input, data storage, and monitoring processing, are usually executed at high speed by a single processing device (usually a general-purpose computer of the minicomputer class). Has been. Even when a plurality of processing apparatuses are provided, the purpose is to ensure the reliability of the entire apparatus, and the apparatus is made as a backup apparatus having the same function.
[0003]
Taking a nuclear power plant as an example, a subtle change in the characteristics of the plant signal is observed when one operation cycle ends, fuel is replaced, equipment is regularly inspected and repaired, and operation is started again. There is a case. For this reason, even after initial setting of various parameters such as abnormality detection threshold necessary for the operation of the plant monitoring device and operation of the device is started, data at the time of the previous cycle operation at the start of each operation cycle It is necessary to reset the threshold based on the above, and this has been done manually by humans. On the other hand, the plant monitoring apparatus is required to output and display the monitoring / diagnosis results and to provide and display the plant data used for monitoring to the plant operator who is the user. The monitoring of plant data is a value predicted by using a known plant characteristic function y = f (x) from the input data value y itself, which is an instantaneous value of the process amount, or from other process amount data x including itself. The deviation δy = y−f (x) from is used as a monitoring index, and these are compared with an abnormality detection threshold value. Therefore, in the plant data information display, in addition to the trend diagram of the input value y with time taken along the horizontal axis, an xy correlation diagram with the value of one signal x on the horizontal axis and the y value on the vertical axis is shown. Display is done. These plots are also displayed together with an abnormality detection threshold value. In the case of a correlation diagram, a predicted value f (x) based on a characteristic function is used so that a deviation from the normal characteristic can be easily confirmed. It is also displayed at the same time.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The following three problems are pointed out in the above-described conventional plant monitoring apparatus. That is,
(1) In addition to monitoring function additions and modifications to existing plant monitoring devices, when adding signals to be monitored, depending on the scale, the hardware of the processing device may be replaced or existing software There was a problem that a large amount of modification was required and the cost required for remodeling was great.
[0005]
(2) In addition, even after the operation of the plant monitoring apparatus is started, it is necessary to reset the abnormality detection threshold at the start of each operation cycle. In addition to the time required, there is a problem that the setting standard is slightly different depending on the worker.
[0006]
(3) For users of information provided by the device, a trend diagram with time on the horizontal axis makes it easier to grasp the behavior of the signal, but the display of the correlation diagram does not include a time scale. When the data deviated from the display is displayed, there is a problem that it is difficult to grasp at what time the deviation occurs.
[0007]
The present invention has been made in response to the above problems, and it is easy to expand and add functions and monitoring targets with little replacement or modification of existing parts that are not directly related to the functions to be changed. It aims at providing the plant monitoring apparatus which can be performed.
[0008]
It is another object of the present invention to provide a plant monitoring apparatus that can automatically set an abnormality detection threshold value according to a certain standard.
[0009]
It is another object of the present invention to provide a plant monitoring apparatus that displays the correlation information of plant data in a format that makes it easy to grasp temporal changes.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
That is, the plant monitoring device of the invention of claim 1 is stored in an input device for inputting various plant data from a plant, a data storage device for storing plant data transmitted from the input device, and the data storage device. A monitoring processing device that reads the plant data and determines normality / abnormality according to a monitoring standard, and the input device, the data storage device, the data storage device, and the monitoring processing device are removable via communication means, respectively. And the input device is connected,Plant data with the same input cycle is input, and multiple sets are installed for each group of plant data divided by the input cycle.The plurality of input devices both input at least one identical signal, and the data storage device and the monitoring processing device connected to the input device use a plurality of the groups using the data of the same signal. The input time difference is evaluated, and the monitoring process is performed by correcting the deviation of the data value due to the input time difference.It is characterized by that.
[0011]
According to the first aspect of the present invention, it is configured as a module-type device that executes processing of various functions necessary for plant monitoring with different hardware, and by dividing into functional units in this way, the hardware is a personal computer class. General-purpose computers can be used, and expansion and addition in functional units can be performed easily and inexpensively. In addition to dividing software into functional units as well as dividing hardware, the transmission time required to transfer information required between each function compared to processing within the same hardware is unprecedented. However, such modularization is possible by improving the network communication speed and adjusting the monitoring cycle in recent years.Further, even when the number of monitoring target signals to be input at the same time interval is large, it is possible to easily and inexpensively cope with the use of a plurality of input devices having a limited number of input channels. In addition, when adding a monitoring target signal having the same input interval, it is possible to avoid significant modifications of the existing input device.
[0019]
Claim2The invention of claim1In the described plant monitoring apparatus, the input time difference is evaluated by the time when the rehoken, which is an amount defined as the inverse Fourier transform of the cross-correlation function or the complex coherence function, is maximized, or by the slope of the phase difference and frequency function. Features.
[0020]
Claim2In this invention, since it is not necessary to synchronize a plurality of input devices by hardware, the input devices can be easily added as described above.
[0056]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0057]
FIG. 1 shows an overall configuration of a first embodiment of a plant monitoring apparatus according to the present invention. An input apparatus 1 that inputs plant data, a data storage apparatus 2 that stores input plant data, and a storage The monitoring processing device 3 is inputted with the plant data inputted at a specified cycle and performs normal / abnormal determination.
[0058]
In the above configuration, a signal obtained from the plant is converted into time series data by the input device 1 and transmitted to the data storage device 2. The data storage device 2 always continuously stores a certain period of plant data input by the input device 1. The monitoring processing device 3 inputs the plant data stored in the data storage device 2 for each designated monitoring cycle, and determines normality / abnormality according to a predetermined monitoring standard. When an abnormality is detected, the result is stored and output, and the data used for the monitoring process is stored as abnormal data for a certain period before and after the abnormality detection.
[0059]
2 to 4 show detailed configuration examples of the respective devices. The input device 1 includes a control unit 1a that controls functions in the device, a quantization unit 1b that quantizes plant signals, two temporary storage units 1c that store a certain amount of quantized data, and storage and retrieval. It comprises gate units 1d and 1e for switching the temporary storage unit 1c at the time, and a communication unit 1f for data transmission.
[0060]
The data storage device 2 includes a control unit 2a that controls each function, communication units 2b and 2c that receive or transmit data, and a storage unit 2d that stores data.
[0061]
The monitoring processing device 3 includes a control unit 3a that controls each function, a communication unit 3b that receives data, a monitoring processing unit 3c that detects data abnormality in accordance with the monitoring criteria, and a monitoring criteria storage unit that stores the monitoring criteria 3d, a monitoring result storage unit 3e for storing a monitoring result, an output display unit 3f for outputting and displaying the monitoring result, and a long-term storage unit 3g for storing data for a certain period with respect to data in which an abnormality is detected. .
[0062]
Next, the effect | action of this Embodiment is demonstrated based on FIGS.
In the input device 1 shown in FIG. 2, the plant signal is quantized by the quantizing unit 1b in accordance with a command issued from the control unit 1a at each preset input time interval Δt, and is preset via the gate unit 1d. Stored in any one of the temporary storage units 1c having a large capacity. When there is no more free space in the temporary storage unit 1c storing the input data, the control unit 1a issues a command to the gate unit 1d to switch the temporary storage unit 1c of the storage destination, and the temporary storage unit 1c that has completed the storage. The time series data is transmitted from the communication unit 1f to the data storage device 2 via the gate unit 1e.
[0063]
The data transmitted from the input device 1 to the data storage device 2 is stored by the control unit 2a in the ring buffer storage unit 2d having a capacity for a predetermined period via the communication unit 2b. That is, data that has passed a certain period in the storage unit 2d is overwritten with new data. The plant data in the storage unit 2d is read out via the communication units 3b and 2c in accordance with a command from the control unit 3a of the monitoring processing device 3 shown in FIG. 4 for each designated monitoring period, and is stored in the monitoring reference unit 3c. The normality / abnormality is determined in accordance with conditions such as the monitoring method and abnormality detection threshold set in the unit 3d. When abnormality is detected, the control part 3a preserve | saves the result in the monitoring result storage part 3e, and displays it on the output display part 3f. Further, plant data for a predetermined period before and after the abnormality detection is stored in the long-term storage unit 3g.
[0064]
As is clear from the above description, according to the present embodiment, since the flow of data between the functional processes is only one direction, the module type in which the independence of software and hardware is increased for each functional unit. A plant monitoring device can be realized. By dividing into functional units in this way, it is possible to use a PC-class general-purpose computer as hardware, thereby enabling expansion and addition in functional units easily and inexpensively.
[0065]
The long-term storage unit 3g may be included in the data storage device 2 so that a long-term storage command is issued to the data storage device 2 when an abnormality is detected in the monitoring processing device 3. Furthermore, the output display unit 3f of the monitoring processing device 3 can be configured as a separate output display / interaction processing device.
[0066]
FIG. 5 shows the overall configuration of the second embodiment of the plant monitoring apparatus of the present invention, in which an input device 1 for inputting a signal from the plant and a monitoring standard predetermined for the input plant data are shown. And a data monitoring / storing device 4 that saves input data according to the judgment result. In this configuration, a signal obtained from the plant is converted into time-series data by the input device 1 and transmitted to the data monitoring / storing device 4.
[0067]
FIG. 6 shows a detailed configuration example of the data monitoring / storing device 4, and includes a control unit 4a that controls each function, a communication unit 4b that receives data, and a monitoring processing unit that detects data anomalies in accordance with monitoring criteria. 4c, a monitoring reference storage unit 4d for storing a monitoring reference, a monitoring result storage unit 4e for storing a monitoring result, an output display unit 4f for outputting and displaying the monitoring result, a long-term storage unit 4g for storing abnormal data, It is comprised with the memory | storage part 4h which stores normal data.
[0068]
Next, the operation of the data monitoring / storing apparatus 4 in the present embodiment will be described with reference to FIG.
Plant data input from the communication unit 4b is processed in the monitoring processing unit 4c in accordance with conditions such as a monitoring cycle, a monitoring method, an abnormality detection threshold stored in the monitoring reference storage unit 4d, and normal / abnormal is determined. Is done.
[0069]
When the monitoring result is normal, the control unit 4a stores the input data for a certain period in the storage unit 4h. When an abnormality is detected, the control unit 4a saves the result in the monitoring result storage unit 4e, outputs it to the output display unit 4f, and saves data for a certain period before and after the abnormality detection as abnormal data in the long-term storage unit 4g. To do.
[0070]
As is clear from the above description, according to the present embodiment, since the two processes of monitoring and storing input data are performed in the same apparatus, the monitoring process is performed from the data storage apparatus in the first embodiment. The time required for data communication with the apparatus is not required, and monitoring with a shorter period becomes possible.
[0071]
FIG. 7 shows the overall configuration of the third embodiment of the plant monitoring device of the present invention. The data input storage device 5 inputs and stores plant data, and the plant data is sent from the data input storage device 5 at a specified cycle. And the monitoring processing device 3 that performs normal / abnormal judgment. In this configuration, a signal obtained from the plant is input to the data input storage device 5 and converted into time-series data, and data for a certain period is always stored continuously. The monitoring processing device 3 is the same as that in the first embodiment, and has a configuration as shown in FIG.
[0072]
FIG. 8 shows a detailed configuration example of the data input storage device 5. The control unit 5 a, the quantization unit 5 b, the two temporary storage units 5 c, and reading and reading to these temporary storage units 5 c are shown. It comprises a gate unit 5d, 5e for performing, a storage unit 5f for storing plant data temporarily stored in the temporary storage unit 5c, and a communication unit 5g for performing data transmission.
[0073]
Next, the operation of the present embodiment will be described.
In the data input storage device 5 configured as shown in FIG. 8, the plant signal is quantized by the quantization unit 5b, and is one of the temporary storage units 5c having a preset capacity via the gate unit 5d. Stored on one side. When there is no more free space in the temporary storage unit 5c storing the input data, the control unit 5a issues a command to the gate unit 5d to switch the temporary storage unit 5c of the storage destination, and the temporary storage unit 5c that has finished storing. The time series data is directly stored in the storage unit 5f via the gate unit 5e. The plant data stored in the storage unit 5f is read for each designated monitoring cycle by the monitoring processing device 3 via the communication unit 5g, and processed as described in the first embodiment.
[0074]
According to the present embodiment, although it is difficult to respond to a request such as expansion of a monitoring target signal, high speed is applied to a plant in which the number of observation signals is limited or a plant in which there is no possibility of expansion of the monitoring target signal. It is possible to realize a plant monitoring apparatus capable of storing the data.
[0075]
FIG. 9 shows the overall configuration of the fourth embodiment of the plant monitoring device of the present invention. A plurality of input devices 1 in units of groups for inputting plant signals of the same group with the same input time interval, and these The data storage device 2 ′ for storing the plant data input by the input device 1 and the monitoring processing device 3 for inputting the stored plant data at a specified cycle and determining normality / abnormality.
[0076]
In this configuration, the input device 1 has the configuration shown in FIG. 2, and only the input period is Δt from the first embodiment.₁, ..., Δt_nAnd different. The monitoring processing device 3 has a configuration as shown in FIG. 4 as in the first embodiment.
[0077]
As shown in the configuration example of FIG. 10, the data storage device 2 ′ is substantially the same as the data storage device 2 shown in FIG. 3, but the control unit 2′a and the communication unit 2′b that receives or transmits data. 2′c and a storage unit 2′d for storing data, a preprocessing unit 2′e for storing plant data separately for each input signal group is provided.
[0078]
Next, the operation of the present embodiment will be described.
In this embodiment, plant signals to be monitored are grouped for each signal having the same input time interval, and are input to a plurality of input devices 1 provided independently for each group.
[0079]
The plant data sent from each input device 1 is continuously stored in the data storage device 2 'for a certain period of time, divided into signal groups. This data is input to the monitoring processing device 3 every monitoring period set in advance, and monitoring processing is executed.
[0080]
When there is only one input device as in the conventional plant monitoring device, a significant modification of the software of the input unit is required to add a new signal with a different input cycle. According to the present embodiment, it is possible to avoid significant remodeling of an existing input device by adding an input device having the same configuration.
[0081]
As in the first embodiment, the input device 1 is arranged for each signal group as illustrated in FIG. 11 for the plant monitoring device of the second embodiment having a configuration in which the input device is separated. It is possible to have a configuration provided independently. In this case, the data monitoring / storing apparatus 4 'has a configuration similar to that in FIG. 6, but a pre-processing unit similar to that in FIG. 10 is added before the monitoring processing unit 4c.
[0082]
FIG. 12 shows the overall configuration of the fifth embodiment of the plant monitoring apparatus of the present invention, in which a plurality of inputs for inputting plant signals of the same group with the same input time interval and for inputting a common signal together. A device 1, a data storage device 2 ″ for storing common data obtained by evaluating the plant data of each group input by these input devices 1 and an input time difference between groups, and an input time difference between the stored plant data And a monitoring processing device 3 ′ for correcting normality / abnormality.
[0083]
This embodiment corresponds to the case where the number of signals to be input in the same period is very large. Similar to the fourth embodiment, these signals are divided into a plurality of groups, and are different for each group. Input to the input device 1. At this time, a common signal is input to each input device 1. As a common signal, a signal having a frequency component as wide as possible from a low frequency to a high frequency is selected and used among plant signals, or a pseudo signal having similar characteristics, such as a well-known M-sequence signal, for example. Signal. Each input device 1 has a configuration as shown in FIG. 2 as in the first embodiment.
[0084]
The plant data sent from each input device 1 is input to the data storage device 2 ″ and is continuously stored for a certain period of time. The data storage device 2 ″ is a fourth storage device as shown in FIG. Compared with the data storage device 2 ′ shown in FIG. 10 in the embodiment, the control unit 2 ″ a, the communication units 2 ″ b, 2 ″ c, the storage unit 2 ″ d, and the preprocessing unit 2 ″ e are provided with each group. Is added with a time difference evaluation unit 2 "f that evaluates an input time difference between groups based on the time series data of the common signal included in the storage unit 2" d.
[0085]
Further, as shown in FIG. 14, the monitoring processing device 3 ′ also includes a control unit 3 ′ a, a communication unit 3 ′ b, a monitoring process, as compared with the monitoring processing device 3 shown in FIG. 4 in the first embodiment. The time difference evaluation unit 3'i for correcting the plant data by the input time difference is added to the unit 3'c, the monitoring reference storage unit 3'd, the monitoring result storage unit 3'e, the output display unit 3'f, and the long-term storage unit 3'g. Is added.
[0086]
Next, operations of the data storage device 2 ″ and the monitoring processing device 3 ′ in the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0087]
In the data storage device 2 ″, input of plant data from each input device 1 is started via the communication unit 2 ″ b, and data for a preset evaluation period is stored via the preprocessing unit 2 ″ e. When stored in the unit 2 ″ d, the time difference evaluation unit 2 ″ f inputs time series data of common signals included in each group according to a command from the control unit 2 ″ a, and evaluates and stores the input time difference between the groups. Store in part 2 ″ d.
[0088]
The input time difference evaluation between two different signal groups is performed as follows. That is, the common signal data included in the two groups is assumed to be x and y, respectively. Assuming that the preset evaluation period is mΔt, the cross-correlation function φ of the time-series data x and y at m points_xy
(Τ) is obtained, and τ giving the maximum value is set as an input time difference δ (τ = δ) as shown in FIG. Alternatively, when the number of data to be stored in the storage unit 2 ″ d of the data storage device 2 ″ is large and m is large, the rehokens defined as the inverse Fourier transform of the complex coherence function of x and y (H. Nishihara & H. Konishi: A New Correlation Method for Transit-time Estimation, Progress in Nuclear Energy, Vol.1, p.219, Pergamon Press 1977), as in the case of the cross-correlation function. Input time difference. Alternatively, with respect to the x and y phase difference θ-frequency f characteristics illustrated in FIG. 16 obtained in this analysis, the phase delay of y with reference to x is approximated by a straight line θ = −360δf. Let the obtained value δ be the input time difference.
[0089]
The data stored in the storage unit 2 ″ d of the data storage device 2 ″ is input to the monitoring processing device 3 ′ every monitoring period set in advance, and monitoring processing considering a time difference is performed. That is, the plant data input from the communication unit 3′f is first given to the time difference correction unit 3′i together with the time difference evaluation result. Here, for example, when a monitoring index calculated from data included in different groups is used in the monitoring process, the time difference between the groups is corrected by interpolating the data of other groups based on the most delayed group. Create the data.
[0090]
If the input time difference between the two groups obtained by the time difference evaluation unit 2 ″ f is δ (<Δt), the data x of the group having a fast input_i(I = t / Δt) is given by
x_i′ = X_i+ (X_{i + 1}-X_i) * (Δ / Δt)
According to x_iIt is corrected to ′. Of course, it is also possible to perform processing such as no correction or simply shifting by one point depending on the magnitude of (δ / Δt).
[0091]
The monitoring processing unit 3'c performs normality / abnormality determination on the corrected data in accordance with the monitoring method set in the monitoring reference storage unit 3'd, conditions such as an abnormality detection threshold value, and the like. The operation when an abnormality is detected is the same as that of the first embodiment, except that the time difference evaluation result is stored in the long-term storage unit 3′g.
[0092]
By configuring as described above, a plurality of input devices having a limited number of input channels can be added even when the number of signals to be monitored to be input at the same time interval is increased by a number that cannot be supported by existing input devices. It is possible to easily and inexpensively respond by simply adding.
[0093]
The embodiment described above makes it possible to cope with a case where there are a large number of signals having the same input interval in the plant monitoring apparatus shown in FIG. Similarly, the present embodiment can be applied to the plant monitoring apparatus shown in FIG. In this case, the data monitoring / storing apparatus is obtained by adding the time difference evaluation unit 2 ″ f in FIG. 13 and the time difference correction unit 3′i in FIG. 14 to the preceding stage of the monitoring processing unit 4c having the configuration shown in FIG.
[0094]
FIG. 17 shows a sixth embodiment of the plant monitoring apparatus of the present invention, and transmits data to the monitoring processing apparatus 3 shown in FIG. 1 as compared with the first embodiment shown in FIG. A diagnostic processing device 6 is provided for determining the cause of abnormality in accordance with a diagnostic criterion given in advance based on the monitoring processing result from the monitoring processing device 3. As shown in FIG. 18, the diagnostic processing device 6 includes a control unit 6a, a communication unit 6b that receives a monitoring processing result from the monitoring processing device 3, and a diagnostic processing unit 6c that performs an abnormality diagnosis from the monitoring processing result according to a diagnostic criterion. A diagnostic criteria storage unit 6d for storing diagnostic criteria used in the diagnostic processing unit 6c, a diagnostic result storage unit 6e for storing diagnostic results of the diagnostic processing unit 6c, and an output display unit 6f for outputting and displaying the diagnostic results. Is done.
[0095]
Next, the operation of the diagnostic processing device 6 will be described with reference to FIG.
Execution of the diagnosis process is started by a user request by interactive input via the output display unit 6f or by a command from the control unit 6a that is automatically issued at a preset time. When the execution is started, first, the monitoring processing result stored in the monitoring result storage unit of the monitoring processing device 3 is transmitted to the diagnostic processing device 6 via the communication unit of the monitoring processing device 3, and via the communication unit 6b. The data is input to the diagnosis processing unit 6c.
[0096]
The monitoring processing result is information on whether each monitoring index has increased or decreased beyond the abnormality detection threshold, or remained at a normal value, or simply information such as normal or abnormal. Here, if these are referred to as monitoring index change patterns, the diagnostic reference storage unit 6d is provided with a monitoring index change pattern assumed for a known abnormal event as a reference pattern.
[0097]
In the diagnosis processing unit 6c, the change pattern of the current monitoring index input from the monitoring processing device 3 is compared with the reference pattern, and a known event showing the reference pattern most similar to the current state is diagnosed as an abnormal cause event. The control unit 6a outputs the diagnosis result to the output display unit 6f and stores it in the diagnosis result storage unit 6e.
[0098]
In this embodiment, the diagnostic processing device 6 is added to the first embodiment, but the diagnostic processing device 6 can naturally be added to the second to fifth embodiments.
[0099]
In this way, by providing a dedicated processing device for diagnosis, it is possible to avoid significant remodeling of each existing part when both the monitoring function and the diagnostic function are modified / added.
[0100]
FIG. 19 shows the overall configuration of the seventh embodiment of the plant monitoring apparatus of the present invention. The plant monitoring processing apparatus 7 includes conventional input means, storage means and monitoring processing means of the plant monitoring apparatus. In addition, a dedicated diagnostic processing device 6 for inputting the monitoring processing result and determining the cause of abnormality in accordance with a predetermined diagnostic criterion is added.
[0101]
As shown in FIG. 20, the plant monitoring processing device 7 has plant data input comprising a control unit 7a, a quantization unit 7b equivalent to the input device 1 shown in FIG. 1, gate units 7d and 7e, and a temporary storage unit 7c. Functions, a monitoring processing unit 7f equivalent to the data monitoring / storing apparatus 4 shown in FIG. 6, a monitoring reference storage unit 7g, a monitoring result storage unit 7h, an output display unit 7i, a storage unit 7j for always storing plant data, and an abnormality detection time A monitoring process storage function including a long-term storage unit 7k for storing plant data is provided.
[0102]
The diagnosis processing device 6 is configured in the same manner as in FIG. 18 described in the sixth embodiment, and is automatically issued at a user's request by interactive input via the output display unit 6f or at a preset time. The diagnosis process is started by a command from the controller 6a. That is, first, the monitoring processing result stored in the monitoring result storage unit 7h is input to the diagnostic processing device 6 through a communication unit (not shown), and the operation is the same as that described in the sixth embodiment. Execute diagnostic processing.
[0103]
By adopting such a configuration, as in the case of the apparatus shown in the third embodiment, a high-speed operation is possible for a plant in which the number of observation signals is limited or a plant in which there is no possibility of expansion of monitoring target signals. Monitoring processing and data storage are possible, and diagnostic functions can be improved without modifying the monitoring processing device.
[0104]
FIG. 21 shows the overall configuration of the eighth embodiment of the plant monitoring device of the present invention. The configuration shown in FIG. 11 as a modification of the fourth embodiment is combined with the diagnostic processing device 6 and the plant. A plurality of dedicated devices (individual monitoring diagnosis processing devices) 8 for performing individual monitoring diagnosis processing on the data for each purpose are added. In this figure, the input device 1 is configured in the same manner as in FIG. 2, and the data monitoring and storing device 4 ′ has the same configuration as that shown in FIG. A communication unit for transmitting data is added. The diagnostic processing device 6 is configured in the same manner as in FIG.
[0105]
As shown in FIG. 22, the individual monitoring diagnosis processing device 8 includes a control unit 8a, a communication unit 8b that receives data, an individual processing unit 8c that monitors individual abnormalities in accordance with the individual monitoring diagnostic standard, and an individual monitoring diagnostic standard. The storage unit 8d, the monitoring diagnosis result storage unit 8e, the output display unit 8f, and the long-term storage unit 4g that stores plant data in which an abnormality has been detected.
[0106]
Next, the operation of the individual monitoring diagnosis processing apparatus 8 in the present embodiment will be described with reference to FIG.
The control unit 8a of the individual monitoring diagnosis processing device 8 includes a communication unit (not shown) and a communication unit 8b shown in FIG. 22 from the storage unit 4h (see FIG. 6) of the data monitoring storage device 4 ′ for each preset monitoring diagnosis period. The plant data is input via and supplied to the individual processing unit 8c.
[0107]
The individual processing unit 8c processes the plant data according to the processing method, abnormality detection threshold value, and the like given to the monitoring diagnosis reference storage unit 8d, and determines normality / abnormality. When an abnormality is detected, the result is output to the output display unit 8f and stored in the monitoring diagnosis result storage unit 8e, and input data for a fixed time before and after the abnormality detection is stored in the long-term storage unit 8g.
[0108]
As described in the sixth embodiment, the diagnosis processing device 6 makes a diagnosis based on the change pattern of each monitoring index obtained from the monitoring processing device 3 or the data monitoring storage device 4, whereas the diagnosis processing device 6 is described here. The individual monitoring diagnosis processing device 8 includes a device installed for the purpose of performing processing focusing on only a specific abnormal event and monitoring whether or not the event has occurred.
[0109]
Note that the individual monitoring diagnosis processing apparatus used in this embodiment can be added to the first to seventh embodiments.
[0110]
As described above, by configuring as in the present embodiment, it is possible to easily perform an operation such as adding an unprecedented diagnostic function without modifying an existing part of the apparatus, and the function expandability of the apparatus It becomes possible to have.
[0111]
FIG. 23 shows the overall configuration of the ninth embodiment of the plant monitoring apparatus of the present invention, which is composed of an input device 1 and a data monitoring storage device 4 ″. The overall configuration of this embodiment is as follows. Although similar to the second embodiment shown in FIG. 5, the data monitoring storage device 4 ″ connected to the input device 1 is compared with the data monitoring storage device 4 shown in FIG. 6 as shown in FIG. Thus, a monitoring method for detecting an abnormality and an abnormality detection threshold are automatically set according to a condition given in advance from a time series of plant data stored in the past.
[0112]
In FIG. 24, the data monitoring storage device 4 ″ includes a control unit 4 ″ a, a communication unit 4 ″ b that receives data, a monitoring processing unit 4 ″ c that detects data abnormality according to the monitoring criteria, and a monitoring standard. A monitoring reference storage unit 4 ″ d for storing, a monitoring result storage unit 4 ″ e for storing monitoring results, an output display unit 4 ″ f for outputting and displaying the monitoring results, and a long-term storing abnormal data and normal data for a long time A storage unit 4 ″ g, a storage unit 4 ″ h that stores the plant data received by the communication unit 4 ″ b, and a storage processing unit that stores the plant data in the storage unit 4 ″ h in the long-term storage unit 4 ″ g. 4 ″ i and a monitoring standard setting unit 4 ″ j that creates a monitoring standard using the data in the long-term storage unit 4 ″ g and sets it in the monitoring standard storage unit 4 ″ d.
[0113]
Next, the operation of the data monitoring / storing apparatus 4 ″ in the present embodiment will be described with reference to FIG.
Plant data input from the communication unit 4 ″ b is sequentially stored in a storage unit 4 ″ h that stores time-series data for a certain period. The control unit 4 ″ a activates the monitoring processing unit 4 ″ c at the monitoring period given to the monitoring reference storage unit 4 ″ d. The monitoring processing unit 4 ″ c inputs plant data from the storage unit 4 ″ h. The presence or absence of an abnormality is determined according to the monitoring method and abnormality detection threshold set in the monitoring reference storage unit 4 ″ d. When an abnormality is detected, the control unit 4 ″ a stores the result in the monitoring result storage unit 4 ″ e and outputs it to the output display unit 4 ″ f, and data for a certain period before and after the abnormality detection is used as the abnormal data. Store in the long-term storage unit 4 ″ g. The operations so far are the same as those in the second embodiment except for the context of the storage in the storage unit 4 ″ h and the execution of the monitoring process.
[0114]
The feature of the present embodiment is that the plant data is stored in the long-term storage unit 4 ″ g by the storage processing unit 4 ″ i even when the result of the monitoring process is normal, and the output display unit 4 ″. f or a monitoring method based on plant data stored in the long-term storage unit 4 ″ g, including a monitoring reference setting unit 4 ″ j activated by a user's request via a separate output display / dialogue device (not shown) The abnormality detection threshold is automatically set.
[0115]
FIG. 25 shows a process flow of the monitoring reference setting unit 4 ″ j, and the process is performed in six steps 101 to 106. That is, in step 101, the plant stored in the long-term storage unit 4 ″ g. From the data, data for a period designated by the user is input as one of the setting conditions O. Assume that the time-series data of one input signal is as shown in FIG.
[0116]
In step 102, for the input data, a period in which the influence of a known driving operation such as a test operation of the device appears is determined according to a predetermined determination condition P, and the period is determined from the abnormality detection threshold setting data. Exclude data in Here, the determination condition of the driving operation is, for example, whether or not there is an operation based on a signal value indicating a driving state of a specific device, or whether or not a change amount or a change rate of the determination signal exceeds a certain range. It is given as logical data such as direct judgment. Now, when it is determined that the period of rapid change in the data in FIG. 26A is due to the driving operation, the data within the operation period is excluded as shown in FIG.
[0117]
Further, in step 102, an abnormality detection threshold value is set for data that is specified as one of the use data setting conditions O and that is clearly affected by an abnormality and / or data that is simply excluded. To exclude from the data. If the data in the circle indicated by the dotted line in FIG. 26 (a) is data that has changed due to the influence of an abnormality or data that is specified to be excluded, this point is excluded as shown in FIG. 26 (b). .
[0118]
In step 103, according to the continuity determination condition Q given in advance, the continuity is determined for data in a period when the driving operation is not performed and which does not include the exclusion designation data. For example, this determination process obtains the difference between the maximum value and the minimum value of data (hereinafter referred to as the maximum amplitude) and the arithmetic average value, and the maximum amplitude is a constant multiple (for example, 3%) of the arithmetic average value. If it is smaller, it is based on the determination condition such that it is steady, and if it is larger, it is unsteady. Furthermore, in this step, a monitoring method is selected for each plant data depending on whether it is steady or unsteady. In other words, a method of monitoring with a fixed threshold value above and below the arithmetic average value is applied to data indicating continuity, and a fixed width is applied above and below the moving average value for non-stationary data. A method of applying a monitoring method by setting a threshold value is selected.
[0119]
In step 104, the selected monitoring method is applied to the data obtained in step 102, and the deviation from the arithmetic average value or moving average value is used as a monitoring index to evaluate the fluctuation amount of the monitoring index. FIG. 26C shows that the data of FIG. 26B is determined to be unsteady, and a moving average value indicated by a smooth thin line is obtained and displayed. FIG. 4E shows a deviation from the moving average value as a monitoring index.
[0120]
In step 105, an abnormality detection threshold value is set according to a threshold setting condition R given in advance based on the fluctuation amount of the monitoring index. As the threshold setting condition R, for example, a condition such as a constant multiple of the maximum deviation or a constant multiple of the standard deviation is given. Amplitude Α and B shown in FIG. 26 (d) indicate threshold values when determined as a constant multiple of the maximum deviation.
[0121]
The monitoring method and the abnormality detection threshold value set as described above are stored in the monitoring reference storage unit 4 ″ d in step 106. FIG. 26E monitors the data in FIG. The upper and lower thresholds that are applied in the event of a failure are displayed together with the data.
[0122]
It should be noted that the stationarity determination condition Q in the process of step 103 is changed to a standard of steady when the maximum amplitude is smaller than a constant multiple (for example, 3%) of the arithmetic average value, and is non-stationary when larger, or is used in combination. The following criteria can be used. That is, if the maximum amplitude is smaller than a constant multiple of the arithmetic average value and the standard deviation around the arithmetic average value is smaller than a separately set constant multiple of the arithmetic average value, it is steady if either one is larger. To do. Thereby, it is possible to determine time-series data as shown in FIG. Or, even if the maximum amplitude is larger than a certain constant multiple (for example, 3%) of the arithmetic average value, it is assumed to be steady if it is larger than another constant multiple (for example, 1000%). Thereby, time series data having an arithmetic average value close to zero as shown in FIG. 27B can be determined to be steady. Or, if the maximum amplitude is smaller than a constant multiple of the standard deviation around the arithmetic mean value, it is steady, and if it is larger, it is unsteady. Thus, data having a large normal amplitude as shown in (c) of FIG. 27 is determined to be non-stationary, and the deviation from the moving average value is used as a monitoring index. It is possible to detect an abnormal value with high sensitivity without doing so.
[0123]
By providing a monitoring reference automatic setting function as in this embodiment, the time required for setting the abnormality detection threshold can be greatly shortened, and a constant reference independent of the setter can be used. The threshold value can be set accordingly. In addition, it is possible to detect abnormality with high sensitivity by identifying that the driving operation has been performed and excluding it from the threshold setting and monitoring target. Furthermore, it is possible to set a suitable monitoring method from the viewpoint of processing speed and detection sensitivity by determining whether or not the plant signal is stationary when normal.
[0124]
The monitoring reference automatic setting function is not limited to the second embodiment, but can be provided to the plant monitoring apparatus according to the first to eighth embodiments. Moreover, what provided the automatic setting function of the said monitoring standard with respect to the conventional plant monitoring apparatus is also contained in the scope of the present invention.
[0125]
In the tenth embodiment of the plant monitoring apparatus of the present invention, in the output display unit of the plant monitoring apparatus or the separate output display / interaction apparatus, the input value of the plant signal Χ is plotted on the horizontal axis and the input value of the plant signal Y is plotted on the horizontal axis. When displaying the XY correlation diagram with the vertical axis, the time trend of the difference (prediction residual) between the input value of Y and the predicted value of Y calculated by a given known reference model (prediction model) is simultaneously displayed. It has a display function.
[0126]
For example, FIG. 28 shows a configuration of a portion that implements this function in the output display unit 4 ″ f of the data monitoring / storing device 4 ″ of the ninth embodiment shown in FIG. In the figure, the output display unit 4 ″ f is a correlation diagram for creating graph data from the data of the data extraction unit 11 that extracts data of two signals X and Y for a predetermined period from the long-term storage unit 4 ″ g. A creating unit 12, a residual sequence calculating unit 13 for obtaining a difference between an input value of the signal Y and an expected value f (X) of the signal Y obtained from the signal X by the prediction model Y = f (X), and creating a correlation diagram And a data display unit 14 for displaying each data created by the unit 12 and the residual sequence calculation unit 13 on the same screen.
[0127]
Next, the operation of the function shown in FIG. 28 of the output display unit 4 ″ f will be described to explain the operation of the present embodiment.
The data extraction unit 11 extracts the time-series data of the two signals of the horizontal axis signal X and the vertical axis signal Y to be displayed in correlation from the long-term storage unit 4 ″ g for a specified period. Then, the correlation diagram data is created using the data of the two signals X and Y extracted by the data extraction unit 11. The residual sequence calculation unit 13 generates the data of the two signals X and Y extracted by the data extraction unit 11. Is used to determine the difference between the observed value of the signal Y and the expected value f (X) of the signal Y obtained from the signal X by the prediction model Y = f (X) which is a preset reference correlation equation. Create column data.
[0128]
The data display unit 14 displays each data created by the correlation diagram creation unit 12 and the residual sequence calculation unit 13 on the same screen as shown in FIG. At this time, since the information regarding time is not clearly shown in the correlation diagram, the passage of time is shown by continuously changing both the display color corresponding to the correlation diagram and the time trend.
[0129]
Further, the data display unit 14 displays the data at the time designated by the user separately from other data by color or mark. FIG. 30 shows an example of a screen in which data designated by the user is distinguished and displayed by changing the mark, and the designated time of data can be changed by operating the time operation switch S indicated by a triangle in FIG. it can. When the designation from the user is an arbitrary time width given by the start time and the end time shown in FIG. 30, the data display unit 14 displays the distinction display by the color or mark of the data at regular time intervals. By repeatedly performing the specified time width, the change in data with the passage of time is dynamically displayed.
[0130]
According to the present embodiment, it is possible to display the correlation diagram and the residual sequence time trend diagram at the same time, and to easily grasp the temporal change of the correlation by the identification by color or mark.
[0131]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the processing of various functions necessary for plant monitoring is divided into functional units and configured as module-type devices that are executed by different hardware. A general-purpose computer can be used, and expansion / addition in units of functions can be performed easily and inexpensively. In particular, even when a monitoring target signal is added by providing a time correction function between data input in parallel from a plurality of input devices, it is possible to avoid significant modification of the existing input device.
[0132]
In addition, the function to automatically set plant data monitoring standards from previously saved plant data can greatly reduce the time required to set anomaly detection thresholds. It is possible to set monitoring criteria independent of the person.
[0133]
Furthermore, by simultaneously displaying a trend diagram of deviation from the reference correlation characteristic in the display of the correlation characteristic of the plant data, it becomes easy to grasp the temporal change of the correlation characteristic, which has been difficult to understand conventionally.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating a plant monitoring apparatus according to a first embodiment of this invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of an input device in FIG. 1;
3 is a block diagram showing a configuration example of a data storage device in FIG. 1. FIG.
4 is a block diagram illustrating a configuration example of a monitoring processing device in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a plant monitoring apparatus according to a second embodiment of this invention.
6 is a block diagram showing a configuration example of a data monitoring / storing apparatus in FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a block diagram showing a plant monitoring apparatus according to a third embodiment of the present invention.
8 is a block diagram illustrating a configuration example of a data input storage device in FIG. 7. FIG.
FIG. 9 is a block diagram showing a plant monitoring apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
10 is a block diagram illustrating a configuration example of a data storage device in FIG. 9. FIG.
11 is a block diagram showing a modification of the plant monitoring apparatus shown in FIG.
FIG. 12 is a block diagram illustrating a plant monitoring apparatus according to a fifth embodiment of this invention.
13 is a block diagram illustrating a configuration example of a data storage device in FIG. 12. FIG.
FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration example of a twelfth monitoring processing apparatus.
FIG. 15 is a diagram illustrating an example in which a time difference between input signals is evaluated using a cross-correlation function.
FIG. 16 is a diagram illustrating an example in which a time difference between input signals is evaluated based on a phase difference-frequency characteristic.
FIG. 17 is a block diagram showing a plant monitoring apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
18 is a block diagram illustrating a configuration example of a diagnostic processing apparatus in FIG.
FIG. 19 is a block diagram showing a plant monitoring apparatus according to a seventh embodiment of the present invention.
20 is a block diagram illustrating a configuration example of the plant monitoring processing apparatus in FIG. 19;
FIG. 21 is a block diagram showing a plant monitoring apparatus according to an eighth embodiment of the present invention.
22 is a block diagram illustrating a configuration example of an individual monitoring diagnosis processing apparatus in FIG. 21. FIG.
FIG. 23 is a block diagram showing a plant monitoring apparatus according to a ninth embodiment of this invention.
24 is a block diagram showing a configuration example of a data monitoring / storing apparatus in FIG. 23. FIG.
25 is a flowchart showing the flow of processing of a monitoring reference setting unit in FIG. 24. FIG.
FIG. 26 is a diagram illustrating a monitoring reference setting method.
FIG. 27 is a diagram illustrating a continuity determination method in the monitoring reference setting method.
FIG. 28 is a block diagram showing a configuration related to correlation diagram display of the output display unit according to the present invention.
FIG. 29 is a diagram showing an example of a correlation diagram display screen.
FIG. 30 is a diagram illustrating an example of a correlation diagram display screen.
[Explanation of symbols]
1 ... Input device
2, 2 ', 2 "... Data storage device
3, 3 '......... Monitoring processing device
4, 4 ', 4 "... Data monitoring and storage device
5 .... Data input storage device
6 ... Diagnostic processing equipment
7: Plant monitoring and processing equipment
8: Individual monitoring diagnosis processing device
11: Data extraction unit
12 ……… Correlation diagram creation part
13 ......... Residual sequence calculator
14: Data display section

Claims

An input device for inputting various plant data from the plant, a data storage device for storing plant data transmitted from the input device, and reading plant data stored in the data storage device to determine normality / abnormality according to a monitoring standard A monitoring processing device that performs the following operations: the input device, the data storage device, the data storage device, and the monitoring processing device are detachably connected via communication means, and the input device has the same input cycle Are installed for each group of plant data divided by an input cycle, and the plurality of input devices both input at least one identical signal to the input device. The data storage device and the monitoring processing device to be connected are duplicated using the data of the same signal. Of the evaluated input time difference between the groups, the input time difference plant monitoring apparatus characterized that you monitoring process to correct the deviation of the data values by.

Wherein the input time difference claim, characterized in that the amount defined as the inverse Fourier transform of the cross-correlation function or the complex coherence function Rehokensu evaluates the gradient of the function of the maximum and becomes the time or phase difference and the frequency, 1 The plant monitoring device described.