JP3999565B2 - プロセス監視装置、プロセス監視プログラムおよびプロセス監視プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プロセスの状態量を制御するプロセス制御システムに対して設けられ、このプロセス制御システムの運転状態の解析業務を支援するプロセス監視装置、このプロセス監視装置に用いるプロセス監視プログラム、およびこのプロセス監視プログラムを記録した記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラントなどには、温度，流量，圧力，濃度などプロセスの状態量を制御するプロセス制御システムが設けられており、これらプロセスの状態量の制御中にアラームやメッセージ，操作など様々なイベントが発生する。最近では、プロセス制御システムに対してプロセス監視装置を設け、プロセス制御システムの運転状態の解析業務を支援するようにしている。
【０００３】
例えば、プロセス制御システムにおいて発生するアラームやメッセージなど各種イベントに関するデータ（イベントデータ）をデータベースに記録し、このイベントデータを必要に応じて読み出して、プロセス監視装置のディスプレイ上に表示するようにしている。
【０００４】
この種のプロセス監視装置として、文献１（特開平２００１−８４０３４号公報）に開示されている装置では、イベントデータを発生時刻毎の頻度のトレンド表示、発生種別毎に分類してその頻度順に並べた表示、発生元毎に分類してその頻度順に並べた表示の３種類の表示としている。この３種類の表示によって、直感的な絞り込みを行って、問題点を把握することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プロセスの制御系は、一般に下記のような性質を持っている。
▲１▼複数のプロセス変数が干渉し合った他入力多出力系である。
▲２▼オペレータ操作により、プロセス変数を変更することがある。
▲３▼プロセス変数の値によりアラームが発報される。
▲４▼発報されたアラームにより、オペレータはプロセスを操作する。
【０００６】
すなわち、プロセスの制御系は、プロセスの内部での変数間の干渉に加え、人とプロセスとの両方向干渉も存在する複雑な系である。
プロセスの制御系はこのような干渉系なので、イベントデータ間にも当然相関が存在するはずであるが、文献１に代表されるような従来のプロセス監視装置にはイベント間の相関を分析できるような機能は備わっておらず、イベントを効率よく分析することができないという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、イベント間の相関を画面上に表示することにより、より好適に問題点を把握し、効率よくイベントを分析することのできるプロセス監視装置、プロセス監視プログラムおよびプロセス監視プログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明（第１発明）は、プロセス制御システムにおいて発生する各種イベントに関するデータを時刻情報とともにイベントデータファイルに記録するイベントデータ記録手段と、イベントデータファイルに記録されているデータに基づいて、基準イベントとして指定されたイベントの発生数を求めるとともに、この基準イベントの発生時刻毎にその発生時刻を基点としその前後に所定の時間幅を定めて分析対象期間とし、これら分析対象期間における基準イベントに関連する他のイベントの発生数の合計値を関連イベントの発生数として求め、この求めた基準イベントの発生数と関連イベントの発生数とから基準イベントに対する関連イベントの発生率を算出する発生率算出手段と、この発生率算出手段によって算出された基準イベントに対する関連イベントの発生率を画面に表示する表示手段とを設けたものである。
この発明によれば、基準イベントの発生時刻毎にその発生時刻を基点としその前後に所定の時間幅として分析対象期間が定められ、これら分析対象期間における基準イベントに関連する他のイベントの発生数の合計値が関連イベントの発生数として求められ、この求められた基準イベントの発生数と関連イベントの発生数とから基準イベントに対する関連イベントの発生率が算出され、この算出された発生率が画面に表示される。例えば、分析対象期間を６０秒とし、関連イベント毎にその発生数と発生率を示した相関表が表示される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るプロセス監視装置の一実施の形態を設けたプロセス制御システムの概略構成図である。同図において、１はプラント内に設けられた現場機器、２はこれら現場機器１を制御する制御コントローラである。制御コントローラ２はプラント内に分散して多数設けられており、ネットワークＬＡＮを介して相互に接続されている。この現場機器１と制御コントローラ２とネットワークＬＡＮとによりプラント内にプロセス制御システム１００が構築されている。
【００１２】
３はプロセス制御システム１００に対して設けられたプロセス監視装置である。本実施の形態において、プロセス監視装置３は複数設けられており、制御コントローラ２と同様にネットワークＬＡＮに接続されている。この実施の形態では、便宜上、プロセス監視装置３としてプロセス監視装置３−１と３−２の２つを示し、プロセス監視装置３−１をプロセス監視装置▲１▼、プロセス監視装置３−２をプロセス監視装置▲２▼としている。
【００１３】
図２にプロセス監視装置３のハード構成の概略を示す。同図において、３ＡはＣＰＵ、３ＢはＲＡＭ、３ＣはＲＯＭ、３Ｄはハードディスクなどの記憶装置、３Ｅ〜３Ｇはインターフェイス、３Ｈはタッチスクリーン式のディスプレイ、３Ｉはキーボード、３Ｊはマウスである。
【００１４】
ＣＰＵ３Ａは、インターフェイス３Ｅ〜３Ｇを介して与えられる各種入力情報を得て、ＲＡＭ３Ｂにアクセスしながら、ＲＯＭ３Ｃや記憶装置３Ｄに格納されたプログラムに従って動作する。記憶装置３Ｄにはプロセス制御システム１００の運転状態の解析業務を支援するためのプログラム（プロセス監視プログラム）が格納されている。このプロセス監視プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録された状態で提供され、この記録媒体から読み出されて記憶装置３Ｄにインストールされている。
【００１５】
図３にプロセス監視装置３の機能ブロック図を示す。プロセス監視装置３は、処理部３０と、データベース３１と、表示部３２と、操作部３３とを備えている。表示部３２は図２に示したディスプレイ３Ｈに対応し、操作部３３は図２に示したキーボード３Ｉやマウス３Ｊ，ディスプレイ３Ｈに対して設けられているタッチスクリーンなどに対応する。データベース３１は記憶装置３Ｄ内に確保される。処理部３０は、ＣＰＵ３Ａの処理機能として得られ、通信処理部３０Ａと分析部３０Ｂと入力処理部３０Ｃと表示処理部３０Ｄとから構成される。データベース３１にはイベントデータファイル３１Ａが作られる。
【００１６】
以下、図３の機能ブロック図を参照しながら、プロセス監視プログラムに従うＣＰＵ３Ａの処理動作について説明する。
〔イベントデータの記録〕
通信処理部３０Ａは、プロセス制御システム１００において発生するアラームやメッセージ，操作などの各種イベントのイベントデータを取り込み、時刻情報とともにイベントデータファイル３１Ａに記録する。
【００１７】
〔アラーム〕
例えば、プロセス制御システム１００においてアラームが発生した場合、そのアラームの発生元や種別に発生日時を付してアラームデータ（イベントデータ）とし、このアラームデータをイベントデータファイル３１Ａに記録する。これにより、イベントデータファイル３１Ａには、アラームデータファイルＦ１（図４参照）が作られる。このアラームデータファイルＦ１において、ｘ段目の「ＴＩＣ１００」／「Ｈｉ」は、温度コントローラ「ＴＩＣ１００」（発生元）において、ハイアラーム（種別）が発生したことを示している。ｘ＋１段目の「ＦＩＣ１００」／「Ｌｏ」は、流量コントローラ「ＦＩＣ１００」（発生元）において、ローアラーム（種別）が発生したことを示している。
【００１８】
〔操作〕
例えば、プロセス制御システム１００において設定値の変更などの操作が発生した場合、その操作の発生元や操作先，操作値（旧値／新値），操作端末などに発生日時を付して操作データ（イベントデータ）とし、この操作データをイベントデータファイル３１Ａに記録する。これにより、イベントデータファイル３１Ａには、操作データファイルＦ２（図５参照）が作られる。この操作データファイルＦ２において、ｙ段目の「ＴＩＣ１００」／「ＳＰ」／「５０」／「６０」／「▲２▼」は、プロセス監視装置▲２▼（操作端末）において、温度コントローラ「ＴＩＣ１００」（発生元）に対する温度設定値ＳＰ（操作先）を５０（旧値）から６０（新値）へ変更する操作があったことを示している。
【００１９】
〔メッセージ〕
例えば、プロセス制御システム１００においてメッセージが発生した場合、そのメッセージの発生元やメッセージの内容などに発生日時を付してメッセージデータ（イベントデータ）とし、このメッセージデータをイベントデータファイル３１Ａに記録する。これにより、イベントデータファイル３１Ａには、メッセージデータファイルＦ３（図６参照）が作られる。このメッセージデータファイルＦ３において、ｚ段目の「ＴＩＣ１００」／「原料が切り替わりました。設定値を変更して下さい。」は、温度コントローラ「ＴＩＣ１００」（発生元）から「原料が切り替わりました。設定値を変更して下さい。」（メッセージ）という内容のメッセージが発せられたことを示している。
【００２０】
〔実施の形態１：関連イベントの発生率の分析〕
操作部３３を介して入力処理部３０Ｃへ基準イベントを入力する（図７に示すステップＳＡ１）。この実施の形態では、温度コントローラ「ＴＩＣ１００」からのアラームを基準イベントとして入力する。また、近傍時間幅として、前ｘ秒（ｘ＝３０秒）、後ｙ秒（ｙ＝３０秒）を入力する（ステップＳＡ２）。
【００２１】
入力処理部３０Ｃは入力された基準イベントおよび近傍時間幅を分析部３０Ｂへ送る（ステップＳＡ３）。分析部３０Ｂは、入力処理部３０Ｃからの基準イベントおよび近傍時間幅を受けて、イベントデータファイル３１Ａにアクセスし（ステップＳＡ４）、基準イベントの発生数Ｎを求める。すなわち、温度コントローラ「ＴＩＣ１００」からのアラームの発生数Ｎを求める。
【００２２】
また、分析部３０Ｂは、基準イベントの発生時刻毎にその発生時刻を基点として前ｘ秒，後ｙ秒の時間幅を定めて分析対象期間とし（図８参照）、これら分析対象期間における基準イベントに関連する他のイベントの発生数の合計値を関連イベントの発生数Ｍとして求める。
【００２３】
本実施の形態では、温度コントローラ「ＴＩＣ１００」からのアラームを基準イベントとし、この基準イベントに関連する他のイベントを流量コントローラ「ＦＩＣ１００」からのアラーム、管理点「Ａ２００」からのアラーム、管理点「Ｂ１００」からのアラームとし、これら関連イベントのそれぞれについてその発生数Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を求める。
【００２４】
そして、分析部３０Ｂは、各関連イベントの発生数Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３と基準イベントの発生数Ｎとから各関連イベントの発生率を求め、各関連イベントの発生数、発生率および関連イベントの発生元を示すタグ名称（「ＴＩＣ１００」、「Ａ２００」、「Ｂ１００」）を表示処理部３０Ｄへ送る（ステップＳＡ５）。
【００２５】
表示処理部３０Ｄは、分析部３０Ｂから送られてくる各関連イベントの発生数、発生率および関連イベントの発生元を示すタグ名称を表示項目とする相関表を作成し、この相関表を表示部３２の画面に表示する（ステップＳＡ６）。図７にはこのとき表示される相関表の一例を示している。
【００２６】
このような相関表を表示することにより、基準イベントとして与えた温度コントローラ「ＴＩＣ１００」からのアラームについて、関連する他のイベントの発生率を認識することができ、より好適に問題点を把握し、効率よくイベントを分析することができるようになる。例えば、イベントの発生に起因する他のイベントや、イベントの発生によって派生する他のイベントを、その発生率によって認識することができる。また、発生した個々のイベントの関係を認識することができるから、根幹のイベントを特定することも可能となる。アラームの削減活動において、根幹のアラームを見つけ出すことは重要であり、根幹のアラームを抑制することによってアラームの発生数を減少させることが可能となる。
【００２７】
なお、温度コントローラ「ＴＩＣ１００」からのアラームと流量コントローラ「ＦＩＣ１００」や管理点「Ａ２００」、管理点「Ｂ１００」からのアラームとが関連していることは、プロセス監視プログラムに設定されている。例えば、温度コントローラ「ＴＩＣ１００」は、図９に示すように温度測定値と温度設定値とから操作量を生成する。温度コントローラ「ＴＩＣ１００」からの操作量は流量コントローラ「ＦＩＣ１００」への流量設定値として与えられ、流量コントローラ「ＦＩＣ１００」は流量測定値と流量設定値とから調節弁ＣＶへの操作量を生成する。
【００２８】
このように、温度コントローラ「ＴＩＣ１００」と流量コントローラ「ＦＩＣ１００」とは関連しており、温度コントローラ「ＴＩＣ１００」から発生するアラームと流量コントローラ「ＦＩＣ１００」から発生するアラームとは何らかの相関がある。この温度コントローラ「ＴＩＣ１００」からのアラームに対する流量コントローラ「ＦＩＣ１００」からのアラームのように、基準イベントに対して何らかの相関があるイベントを関連イベントとし、プロセス監視プログラムに設定している。
【００２９】
図１０に記憶装置３Ｄに格納されているプロセス監視プログラムに従うＣＰＵ３Ａの処理フローチャートを示す。基準イベントおよび近傍時間幅ｘ，ｙが入力されると（ステップ１０１のＹＥＳ）、ＣＰＵ３Ａは、イベントデータファイル３１Ａにアクセスし、基準イベントの発生数Ｎを求める（ステップ１０２）。また、基準イベントの発生時刻毎にその発生時刻を基準として前ｘ秒、後ｙ秒の時間幅を定めて分析対象期間とし、これら分析対象期間における基準イベントに関連する他のイベントの発生数の合計値を関連イベントの発生数Ｍとして求める（ステップ１０３）。そして、関連イベントの発生数Ｍと基準イベントの発生数Ｎとから（Ｍ／Ｎ）×１００として関連イベントの発生率（％）を求め（ステップ１０４）、相関表を作成し表示する（ステップ１０５）。
【００３０】
〔参考例１：イベント間の発生時間差の分析〕
操作部３３を介して入力処理部３０Ｃへ基準イベントと比較イベントを入力する（図１１に示すステップＳＢ１，ＳＢ２）。この参考例１では、温度コントローラ「ＴＩＣ１００」からのアラームを基準イベントとして入力し、流量コントローラ「ＦＩＣ１００」からのアラームを比較イベントとして入力する。
【００３１】
入力処理部３０Ｃは入力された基準イベントおよび比較イベントを分析部３０Ｂへ送る（ステップＳＢ３）。分析部３０Ｂは、入力処理部３０Ｃからの基準イベントおよび比較イベントを受けて、イベントデータファイル３１Ａにアクセスし（ステップＳＢ４）、各基準イベントの発生時刻および各比較イベントの発生時刻を求める。
【００３２】
そして、図１２に示すように、各隣接する基準イベントの発生時刻Ｔａと比較イベントの発生時刻Ｔｂとの時間差Δｔを求め、これらの時間差Δｔを表示処理部３１Ｄへ送る（ステップＳＢ５）。表示処理部３１Ｄは、分析部３０Ｂから送られてくる時間差Δｔと発生回数との関係を示すヒストグラムを作成し、このヒストグラムを表示部３２の画面に表示する（ステップＳＢ６）。図１１にはこのとき表示されるヒストグラムの一例を示している。
【００３３】
このようなヒストグラムを表示することにより、基準イベントして与えた温度コントローラ「ＴＩＣ１００」からのアラームと比較イベントとして与えた流量コントローラ「ＦＩＣ１００」からのアラームとの発生時間差を認識することができ、この時間差からより好適に問題点を把握し、効率よくイベントを分析することができるようになる。
【００３４】
なお、この例ではアラーム間の時間差のヒストグラムを表示するようにしたが、アラーム発生から復帰までの時間差のヒストグラムを表示させるようにしてもよい。アラーム間の時間差のヒストグラムを表示することによって、アラームの発生によって派生する他のアラームの発生時刻の予想も可能となる。また、アラーム発生から復帰までの時間差のヒストグラムを表示することによって、各アラームのオペレータやプロセスに与える時間的影響を把握することが可能となる。
【００３５】
また、アラームの発生からオペレータ操作までの時間差のヒストグラムを表示させたり、メッセージの発生からオペレータ操作までの時間差のヒストグラムを表示させるようにしてもよい。これにより、アラームやメッセージがオペレータに与える負荷を把握することが可能となる。このように、この参考例１によれば、イベントの発生に起因する他のイベントや、イベントの発生によって派生する他のイベントを、その発生の時間差によって認識することができ、効率よくイベントを分析することができるようになる。
【００３６】
図１３に記憶装置３Ｄに格納されているプロセス監視プログラムに従うＣＰＵ３Ａの処理フローチャートを示す。基準イベントおよび比較イベントが入力されると（ステップ３０１のＹＥＳ）、ＣＰＵ３Ａは、イベントデータファイル３１Ａにアクセスし、各基準イベントの発生時刻および各比較イベントの発生時刻を求める（ステップ３０２）。そして、各隣接する基準イベントの発生時刻と比較イベントの発生時刻との時間差Δｔを求め（ステップ３０３）、時間差Δｔと発生回数との関係を示すヒストグラムを作成し表示する（ステップ３０４）。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように本発明によれば、イベントデータファイルに記録されているデータに基づいて、基準イベントとして指定されたイベントの発生数を求めるとともに、この基準イベントの発生時刻毎にその発生時刻を基点としその前後に所定の時間幅として分析対象期間を定め、これら分析対象期間における基準イベントに関連する他のイベントの発生数の合計値を関連イベントの発生数として求め、この求めた基準イベントの発生数と関連イベントの発生数とから基準イベントに対する関連イベントの発生率を算出し、この算出した発生率を画面に表示することにより、より好適に問題点を把握し、効率よくイベントを分析することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るプロセス監視装置の一実施の形態を設けたプロセス制御システムの概略構成図である。
【図２】 このプロセス制御システムにおけるプロセス監視装置のハード構成の概略を示すブロック図である。
【図３】 このプロセス監視装置の機能ブロック図である。
【図４】 イベントデータファイル中に作成されるアラームデータファイルを示す図である。
【図５】 イベントデータファイル中に作成される操作データファイルを示す図である。
【図６】 イベントデータファイル中に作成されるメッセージデータファイルを示す図である。
【図７】 実施の形態１における基準イベントおよび近傍時間幅を入力してから相関表が表示されるまでのデータの流れを示す図である。
【図８】 基準イベントの発生時刻毎に定められる分析対象期間を示す図である。
【図９】 温度コントローラ「ＴＩＣ１００」と流量コントローラ「ＦＩＣ１００」との関連を説明する図である。
【図１０】 実施の形態１のプロセス監視プログラムに従うＣＰＵ３Ａの処理動作を示すフローチャートである。
【図１１】 参考例１における基準イベントおよび比較イベントを入力してからヒストグラムが表示されるまでのデータの流れを示す図である。
【図１２】 隣接する基準イベントの発生時刻と比較イベントの発生時刻との時間差Δｔの算出を説明する図。
【図１３】 参考例１のプロセス監視プログラムに従うＣＰＵ３Ａの処理動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…現場機器、２…制御コントローラ、３（３−１，３−２）…プロセス監視装置、ＬＡＮ…ネットワーク、１００…プロセス制御システム、３Ａ…ＣＰＵ、３Ｂ…ＲＡＭ、３Ｃ…ＲＯＭ、３Ｄ…記憶装置、３Ｅ〜３Ｇ…インターフェイス、３Ｈ…ディスプレイ、３Ｉ…キーボード、３Ｊ…マウス、３０…処理部、３０Ａ…通信処理部、３０Ｂ…分析部、３０Ｃ…入力処理部、３０Ｄ…表示処理部、３１…データベース、３１Ａ…イベントデータファイル、３２…表示部、３３…操作部、Ｆ１…アラームデータファイル、Ｆ２…操作データファイル、Ｆ３…メッセージデータファイル。

Claims (3)

1. プロセスの状態量を制御するプロセス制御システムに対して設けられ、このプロセス制御システムの運転状態の解析業務を支援するプロセス監視装置において、
   前記プロセス制御システムにおいて発生する各種イベントに関するデータを時刻情報とともにイベントデータファイルに記録するイベントデータ記録手段と、
   前記イベントデータファイルに記録されているデータに基づいて、基準イベントとして指定されたイベントの発生数を求めるとともに、この基準イベントの発生時刻毎にその発生時刻を基点としその前後に所定の時間幅を定めて分析対象期間とし、これら分析対象期間における前記基準イベントに関連する他のイベントの発生数の合計値を関連イベントの発生数として求め、この求めた基準イベントの発生数と関連イベントの発生数とから基準イベントに対する関連イベントの発生率を算出する発生率算出手段と、
   この発生率算出手段によって算出された基準イベントに対する関連イベントの発生率を画面に表示する表示手段と
   を備えたことを特徴とするプロセス監視装置。
2. コンピュータに、
   プロセス制御システムにおいて発生する各種イベントに関するデータを時刻情報とともにイベントデータファイルに記録させる機能と、
   前記イベントデータファイルに記録されているデータに基づいて、基準イベントとして指定されたイベントの発生数を求めるとともに、この基準イベントの発生時刻毎にその発生時刻を基点としその前後に所定の時間幅を定めて分析対象期間とし、これら分析対象期間における前記基準イベントに関連する他のイベントの発生数の合計値を関連イベントの発生数として求め、この求めた基準イベントの発生数と関連イベントの発生数とから基準イベントに対する関連イベントの発生率を算出する機能と、
   前記算出された基準イベントに対する関連イベントの発生率を画面に表示させる機能と
   を実現させるためのプロセス監視プログラム。
3. 請求項２に記載されたプロセス監視プログラムを記録した記録媒体。

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