JP4627514B2 - バッチシーケンス動作異常予兆診断方法及びその装置 - Google Patents

Description

この発明は、プラントシステムにおけるプラント機器の異常予兆を診断するバッチシーケンス動作異常予兆診断方法及びその装置に関するものである。

プラントシステムで行われているバッチプロセス制御では、製造プロセスをプラント機器のいくつかのシーケンス動作（以下、バッチシーケンス動作という。）に分け、これらのバッチシーケンス動作を組み合わせて所望の製品を製造している。従って、バッチプロセス制御実行中にある一つのプラント機器に動作異常が発生すると、その影響がシステム全体に及び、大きな損害をもたらす虞がある。そのため、バッチプロセス制御では、従来から、異常発生の有無を診断すると共に、異常発生につながる異常傾向現象（以下、異常予兆と言う。）が現れていないかどうかを診断するようにしている。

従来のバッチシーケンス動作の異常予兆診断では、プラント機器からの動作信号に基づいて、プラント機器の動作開始時点から動作終了時点までの動作時間範囲データを各回のバッチ毎に演算して記憶し、この記憶しておいた蓄積動作時間範囲データに基づいて異常予兆基準値を作成し、今回のバッチ分の動作時間範囲データと前記異常予兆基準値との比較に基づきプラント機器のバッチシーケンス動作について異常予兆の診断を行っている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１３１７２９号公報（要約の欄、図１）

従来のバッチシーケンス動作の異常予兆診断においては，プラント機器の動作時間範囲データを演算して記憶することにより蓄積動作時間範囲データを得て、この蓄積動作時間範囲データからプラント機器の動作時間範囲データの平均値を基準値とし、今回のバッチ分の動作時間範囲データを比較することにより異常予兆を診断するものである。

しかし、実際のバッチプロセス制御されるプラント機器においては、操業計画やプラント設備などの都合により、動作間隔でも管理したほうがよい機器が多くあり、例えば、１年に数回しか動作させないポンプであっても、３年後に運転する際に故障となる可能性があるように、プラント機器の動作時間範囲データのみを指標とするだけでは精度の高いバッチシーケンス動作の異常予兆の診断が行えない問題がある。

この発明は前記のような課題を解決するためになされたものであり、プラント機器の動作回数とプラント機器の停止時間を動作回数に換算した値とに基づいてプラント機器のバッチシーケンス動作の異常予兆を診断するバッチシーケンス動作異常予兆診断方法及びその装置を得ることを目的とするものである。

この発明に係るバッチシーケンス動作異常予兆診断方法は、バッチプロセス制御されるプラント機器からの動作信号を入力し、そのバッチシーケンス動作の異常予兆の診断を行うバッチシーケンス動作異常予兆診断方法において、前記動作信号に基づいて、前記プラント機器の動作回数と前記プラント機器の停止時間を求めると共に、前記停止時間を動作回数に変換し、前記動作回数と前記停止時間を動作回数に変換した値とからプラント機器のバッチシーケンス動作の異常予兆を診断することを特徴とするものである。

また、この発明に係るバッチシーケンス動作異常予兆診断装置は、バッチプロセス制御されるプラント機器からの動作信号を入力し、そのバッチシーケンス動作の異常予兆の診断を行うバッチシーケンス動作異常予兆診断装置において、前記プラント機器の動作回数を加算すると共にその加算値を記憶する動作回数加算・記憶手段と、前記プラント機器の停止時間を加算すると共にその加算値を記憶する停止時間加算・記憶手段と、前記停止時間加算・記憶手段により記憶される前記プラント機器の停止時間を動作回数に変換する停止時間・動作回数変換手段と、前記動作回数加算・記憶手段から出力される動作回数と前記停止時間・動作回数変換手段から出力される動作回数とを加算して出力する動作回数加算手段と、前記動作回数加算手段から出力される動作回数と予め設定された異常予兆基準値とを比較し、前記動作回数が前記異常予兆基準値以上になった場合に異常診断を行う異常予兆診断手段と、上記異常予兆診断手段の診断結果を出力する診断結果出力手段と、を備えたことを特徴とするものである。

この発明によれば、動作回数を加算し、この加算された動作回数と、停止時間を動作回数に換算したことによりバッチシーケンス動作の異常予兆を診断するので、運転間隔の長いプラント機器に対しても、精度の高い異常予兆の診断を行うことができる。

以下に添付図面を参照して、この発明に係るバッチシーケンス動作異常予兆診断方法及びその装置について好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るバッチシーケンス動作異常予兆診断装置の構成を示すブロック図である。バッチシーケンス動作異常予兆診断装置１は、動作回数加算・記憶手段２、停止時間加算・記憶手段３、停止時間・動作回数変換手段４、動作回数加算手段５、異常予兆基準値格納手段６、異常予兆診断手段７、及び診断結果出力手段８を備えている。

動作回数加算・記憶手段２は、複数のプラント機器Ａ〜Ｎからの動作信号を入力し、この入力に基づき動作回数Ｐ１を各回のバッチ毎に蓄積して自己のメモリ内に記憶するようになっている。プラント機器Ａ〜Ｎは、各種のバルブ、ポンプ、及びモータなどプラントシステムを構成する機器であり、動作回数加算・記憶手段２が入力する動作信号とは、これらのプラント機器Ａ〜Ｎの動作状態、即ち、バルブの開閉動作やポンプ、モータなどが運転状態にあるか否か等を知ることができる信号のことである。

動作回数加算・記憶手段２が蓄積する動作回数Ｐ１とは、あるプラント機器の異常予兆の診断が開始された後の動作回数のことである。例えば、バルブの場合であれば、異常予兆の診断が開始された後の開放または閉成操作された回数であり、ポンプ又はモータの場合であれば、運転開始または運転終了回数である。そして、動作回数加算・記憶手段２は、このような過去の各回のバッチについてのプラント機器の動作回数を蓄積して記憶するように構成されている。

停止時間加算・記憶手段３は、複数のプラント機器Ａ〜Ｎの停止状態、即ち、停止信号を入力し、この入力に基づき停止時間Ｔを蓄積して自己のメモリ内に記憶するようになっている。なお、この停止時間加算・記憶手段３で蓄積された停止時間Ｔは、動作回数加算・記憶手段２からの信号によりクリアされるように構成されている。

停止時間加算・記憶手段３が蓄積する停止時間Ｔとは、あるプラント機器の動作終了時点から次の動作の開始時点までの停止時間のことである。例えば、バルブの場合であれば、閉じた状態から次の開放動作を開始するまでの時間であり、ポンプ又はモータの場合であれば運転終了時点から次の運転開始時点までの時間である。そして、停止時間加算・記憶手段３は、このようにして蓄積した過去の停止時間Ｔを記憶するように構成されている。

停止時間・動作回数変換手段４は、停止時間加算・記憶手段３が蓄積して記憶している過去の停止時間を動作回数に換算し、当該プラント機器が停止状態にあった時間を動作回数に変換した値として出力するように構成されている。停止時間・動作回数変換手段４には、各プラント機器Ａ〜Ｎについて、停止時間を動作回数に換算するデータテーブルが格納されており、該当するプラント機器の停止時間が何回の動作回数に相当するのか、動作回数への換算が行われ、その停止時間に相当する換算された動作回数Ｐ２が出力される。なお、プラント機器の停止時間が１回の動作回数に相当しない場合は、停止時間は零回の動作回数として出力される。

動作回数加算手段５は、異常予兆診断開始後に、動作回数加算・記憶手段２から出力されるプラント機器の動作回数Ｐ１と、停止時間・動作回数変換手段４から出力されるプラント機器の動作回数Ｐ２とを加算し、その加算値Ｐ１＋Ｐ２を異常予兆基準値格納手段６に出力すると共に、異常予兆診断手段７に出力するように構成されている。

異常予兆基準値格納手段６は、動作回数加算手段５の出力が異常予兆基準値格納手段６へ入力されることにより、異常予兆基準値Ｐ３を異常予兆診断手段７に出力するようになっている。この異常予兆基準値Ｐ３は、各プラント機器Ａ〜Ｎについて当該プラント機器の異常となる動作回数を統計手法により設定された値であり、異常予兆基準値作成手段６には、この異常予兆基準値Ｐ３が各プラント機器Ａ〜Ｎについて作成され、予めデータテーブルとして格納されている。なお、異常予兆基準値Ｐ３は、各プラント機器の異常となる動作回数のばらつきの程度を加味して設定されている。

異常予兆診断手段７は、診断対象となる動作回数加算手段５から出力されるプラント機器の動作回数Ｐ１＋Ｐ２を入力すると共に、異常予兆基準値Ｐ３を異常予兆基準値格納手段６から入力し、両者の比較に基づき異常予兆の診断を行うようになっている。なお、動作回数加算手段５から出力されるプラント機器の動作回数Ｐ１＋Ｐ２は、停止時間加算・記憶手段３にも出力され、停止時間加算・記憶手段３に記憶されている停止時間をクリアするように構成されている。

診断結果出力手段８は、異常予兆診断手段７が下した診断結果の出力を行うものである。この診断結果出力手段８としては、画像情報により診断結果を出力するＣＲＴ等のディスプレイ手段や、音声情報により診断結果を出力する音声出力手段や、文字情報により診断結果を出力するプリンタ手段などが考えられる。

実施の形態１に係るバッチシーケンス動作異常予兆診断装置は前記のように構成されており、次に、この装置を用いて行う異常予兆診断方法について説明する。なお、説明の便宜上、複数のプラント機器からプラント機器Ａを取り上げ、そのプラント機器Ａとしてポンプを例として説明する。

図２は、ポンプの動作回数を時間軸と共に示す運転タイミング図である。図２において、ポンプの運転状態は、異常予兆診断の開始時点からバッチシーケンス動作異常予兆診断装置１の動作回数加算・記憶手段２に動作回数として記憶される。また、停止状態である動作間隔Ｌ１〜Ｌ５も停止時間加算・記憶手段３に停止時間として記憶される。この動作間隔Ｌ１〜Ｌ５に相当する停止時間のそれぞれが停止時間・動作回数変換手段４により動作回数Ｐ２に変換され、動作回数加算手段５により動作回数Ｐ１と加算される。その加算値が異常予兆診断の対象となって診断される。なお、Ｌ１〜Ｌ５は、停止時間を代表的に示すもので、停止時間加算・記憶手段３は、停止時間全てについて加算し、記憶するものである。

次に、図１に示すバッチシーケンス動作異常予兆診断装置の図２に示す動作をフローチャートに基づいて詳細に説明する。

図３は、実施の形態１によるバッチシーケンス動作異常予兆診断装置の動作を示すフローチャートで、この図３において、ポンプの異常予兆診断開始（ＳＴ１）により、動作回数加算・記憶手段２は、ポンプの動作回数を一旦クリアする（ＳＴ２）と共に、ポンプの運転開始の立ち上がりを検出する（ＳＴ３）。

更に、動作回数加算・記憶手段２では、ポンプの運転開始の立ち上がりを検出した場合、ポンプの動作回数を＋１（ＳＴ４）すると共に、停止時間加算・記憶手段３に記憶されているポンプの停止時間を一旦クリアする（ＳＴ５）。

次に、ポンプが停止中（ＳＴ６）の場合、ポンプの停止時間を停止時間加算・記憶手段３により加算し、その加算値を停止時間・動作回数変換手段４に出力する（ＳＴ７）。

停止時間・動作回数変換手段４において、停止時間加算・記憶手段３から出力された停止時間の加算値が、基準値以上の場合、予め格納された停止時間に相当する動作回数を示すデータテーブルにより、相当する動作回数に変換され（ＳＴ８）、その動作回数Ｐ２が動作回数加算手段５に出力される。

動作回数加算手段５では、動作回数加算・記憶手段２の出力Ｐ１と、停止時間・動作回数換算手段４の出力Ｐ２、例えば１回の動作回数とが加算され（ＳＴ９）、Ｐ１＋１を異常予兆診断手段７に出力すると共に、停止時間加算・記憶手段３に出力して加算された停止時間をクリアする（ＳＴ１０）。なお、動作回数加算手段５の出力は、異常予兆基準値格納手段６へも出力される。

異常予兆基準値格納手段６は、動作回数加算手段５からの出力Ｐ１＋Ｐ２の入力により、予め設定されている異常予兆基準値を異常予兆診断手段７に出力し、異常予兆診断手段７において、ポンプの動作回数とポンプの異常予兆基準値とを比較し（ＳＴ１１）、ポンプの動作回数がポンプの異常予兆基準値以上となった場合に、異常予兆通知を行い（ＳＴ１２）、ポンプ異常予兆処理を終了する（ＳＴ１３）。なお、ポンプの異常予兆基準値以下の場含は、ポンプの運転開始の立ち上がり検出（ＳＴ３）に戻り処理を繰り返す。

以上のように、実施の形態１によれば、プラント機器の動作回数と、停止時間を動作回数に換算した値とに基づいて異常予兆を診断するので、運転間隔の長いプラント機器に対しても、精度の高い異常予兆の診断を行うことができる。

なお、実施の形態１においては、プラント機器としてポンプを例に挙げて説明したが、バルブあるいはモータなどのその他のプラント機器についても同様であり、また、これらプラント機器のシーケンス動作を組み合わせて動作させる場合についても同様であって、この発明の技術思想の範囲内において、実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。

この発明は、使用頻度の少ないプラント機器の異常予兆診断を精度良く行うバッチシーケンス動作異常予兆診断装置に利用できる。

この発明の実施の形態１に係るバッチシーケンス動作異常予兆診断装置の構成を示すブロック図である。 プラント機器が運転開始された時点を、横軸を時間軸として示す運転タイミング図である。 図１に示すバッチシーケンス動作異常予兆診断装置の動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ バッチシーケンス動作異常予兆診断装置
２ 動作回数積算・記憶手段
３ 停止時間積算・記憶手段
４ 停止時間・動作回数変換手段
５ 動作回数加算手段
６ 異常予兆基準値作成手段
７ 異常予兆診断手段
８ 診断結果出力手段

Claims (2)

1. バッチプロセス制御されるプラント機器からの動作信号を入力し、そのバッチシーケンス動作の異常予兆の診断を行うバッチシーケンス動作異常予兆診断方法において、
   前記動作信号に基づいて、前記プラント機器の動作回数と前記プラント機器の停止時間を求めると共に、前記停止時間を動作回数に変換し、前記動作回数と前記停止時間を動作回数に変換した値とからプラント機器のバッチシーケンス動作の異常予兆を診断するバッチシーケンス動作異常予兆診断方法。
2. バッチプロセス制御されるプラント機器からの動作信号を入力し、そのバッチシーケンス動作の異常予兆の診断を行うバッチシーケンス動作異常予兆診断装置において、
   前記プラント機器の動作回数を加算すると共にその加算値を記憶する動作回数加算・記憶手段と、
   前記プラント機器の停止時間を加算すると共にその加算値を記憶する停止時間加算・記憶手段と、
   前記停止時間加算・記憶手段により記憶される前記プラント機器の停止時間を動作回数に変換する停止時間・動作回数変換手段と、
   前記動作回数加算・記憶手段から出力される動作回数と前記停止時間・動作回数変換手段から出力される動作回数とを加算して出力する動作回数加算手段と、
   前記動作回数加算手段から出力される動作回数と予め設定された異常予兆基準値とを比較し、前記動作回数が前記異常予兆基準値以上になった場合に異常診断を行う異常予兆診断手段と、
   上記異常予兆診断手段の診断結果を出力する診断結果出力手段と、を備えたことを特徴とするバッチシーケンス動作異常予兆診断装置。

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