JP6588763B2 - 制御システム、支援装置、制御装置、および制御方法 - Google Patents
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Description
一方、センサに関しては、温度,圧力,流量などのプロセス量が対象データになる。これらについては、ミリ秒レベルで全てのデータを保存するのが合理的とは言えない。
劣化によるヒータ断線予知
:ヒータ抵抗値(非プロセス量)の平均値が徐々に上昇
過電流によるヒータ断線検知
:ヒータ抵抗値の最大値が突発的に上昇
その場合、データの種類あるいはFD/FPの目的によっては、複数の時系列データ間の精密な時刻同期が求められるケースがある。一方、データ収集の構成によっては、いわゆるビッグデータを扱うコンピュータ上で時刻同期の処理ができなくなるケースもある。すなわち、時刻確認したタイムスタンプを付加することが困難な場合、少なくともデータ収集後にデータ取得した時点の確認はできない。ゆえに、時刻同期の確認について、改善が求められている。
まず、本発明の原理1について説明する。
温度や圧力などのプロセス系の制御対象では、1回の制御周期の間に関連するデータが変動する範囲やタイミングは限られている。特に一瞬変動してすぐに元に復帰する現象は、皆無に近いと言ってよいことに着眼した。
そして、データ収集時以前に、あり得ない急激な変動を一瞬(例えば1制御周期分の短時間)だけ入れることで、これをデータ収集後の擬似的な時刻確認データ(意図的な異常数値)として利用できることに想到した。すなわち、複数の時系列データに対して時刻確認データを同期して入れることで、時刻同期を確認することが可能になる。なお、このようなスパイクノイズ的な変動は、データ収集後にメジアンフィルタで除去できるので、扱いも容易になる。
続いて、本発明の原理2について説明する。
例えばPID(Proportional-Integral-Derivative)制御系において扱われる代表的な時系列データは、設定値SP,制御量PV,操作量MVである。これらのうち設定値SP,制御量PVはPID演算の前段のデータになるので、仮にこれらに擬似的な時刻確認データ(意図的な異常数値)を入れるようにすると、信号経路次第ではPID演算に乱れが生じることになる。つまり、信号経路とデータ記憶経路を分ける配慮が、PID制御ユーザの負担として生じることになる。
[制御システム]
まず、図1および図2を参照して、本実施の形態にかかる制御システム1について説明する。この制御システム1は、前述した発明の原理1および2に対応する実施例である。図1は、本実施の形態にかかる制御システムの構成を示すブロック図である。図2は、本実施の形態にかかる制御システムの適用例を示す説明図である。
また、支援装置30については、いずれか1つの制御装置10に実装して、他の制御装置10へ時刻確認信号を送信するようにしてもよく、上記1つのデータ収集装置20さらには上位装置に実装して、各制御装置10へ時刻確認信号を送信するようにしてもよい。
一方、データ収集装置20は、対応する制御装置10での制御に関する、設定値SP、制御量PV、および操作量MVなどの制御データ(制御パラメータ)を、時系列データとして順次収集する。
まず、制御装置10の構成について説明する。制御装置10には、主な機能部として、設定値取得部11、制御量入力部12、操作量算出部13、時刻確認受信部14、リミット処理部15、および操作量出力部16が設けられている。
制御量入力部12は、設備50で検出された、当該制御装置10と対応する制御量PVを入力する機能を有している。
時刻確認受信部14は、支援装置30から送信される時刻確認信号を待ち受け、受信した時刻確認信号をリミット処理部15へ出力する機能を有している。
次に、データ収集装置20の構成について説明する。データ収集装置20には、主な機能部として、設定値取得部21、制御量取得部22、操作量取得部23、およびデータ記憶部24が設けられている。
制御量取得部22は、当該データ収集装置20と対応する制御装置10に対して設備50から入力された制御量PVを取得する機能を有している。
データ記憶部24は、同一の制御周期において、設定値取得部21、制御量取得部22、および操作量取得部23でそれぞれ取得した、設定値SP、制御量PV、および操作量MVからなる制御データの組を、制御周期毎の時系列データとして順次記憶する機能を有している。
次に、支援装置30の構成について説明する。支援装置30には、主な機能部として、制御周期計数部31および時刻確認送信部32が設けられている。
制御周期計数部31は、制御装置10で用いる制御周期を計数する機能を有している。
時刻確認送信部32は、制御周期計数部31での計数結果により時刻確認周期の到来が確認された時点で時刻確認信号を、各制御装置10へ一斉送信する機能を有している。
時刻確認信号は、制御装置10から出力される操作量MVを、定常制御状態には操作量MVとして出力されない特異値への変更を指示するための信号であり、例えば、制御装置10での操作量MVに対するリミット処理に用いる操作量下限値OLまたは操作量上限値OHに対する設定変更を指示する信号が用いられる。
次に、本実施の形態にかかる制御システム1の動作について詳細に説明する。
まず、制御装置10の動作について説明する。制御装置10は、予め設定されている制御周期ごとに、以下の処理を実行する。
この後、操作量算出部13は、設定値取得部11で取得した設定値SPと、制御量入力部12で入力した制御量PVとに基づいて、新たな操作量MVを算出する。
この後、操作量出力部16は、リミット処理部15でリミット処理された操作量MVを、設備50へ出力し、一連の処理を終了する。
リミット処理部15は、時刻確認受信部14で時刻確認信号が受信された場合、操作量下限値OLまたは操作量上限値OHを、当該時刻確認信号の受信時と対応する1制御周期分だけ、当該時刻確認信号で指示された時刻確認用リミット値を一時的に採用し、時刻確認信号の受信がない場合には、元の制御用リミット値を採用する。
また、PID制御が継続している定常制御状態では、操作量MVが0%より十分に高い10%以上になるケースがほとんどであるため、操作量下限値OLを1制御周期のみ100%とすると、操作量MVが強制的に特異値である100%までリミット処理されて、操作量MVにスパイクノイズ的な変動が生じることになる。
次に、データ収集装置20の動作について説明する。データ収集装置20は、予め設定されている制御周期ごとに、以下の処理を実行する。
制御量取得部22は、当該データ収集装置20と対応する制御装置10に対して設備50から入力された制御量PVを取得する機能を有している。この際、設備50から制御装置10への信号線を分岐して制御量PVを取得してもよく、制御装置10とデータ通信を行うことにより制御量PVを取得してもよい。
データ記憶部24は、同一の制御周期において、設定値取得部21、制御量取得部22、および操作量取得部23でそれぞれ取得した、設定値SP、制御量PV、および操作量MVからなる制御データの組を、制御周期毎の時系列データとして順次記憶する。
次に、支援装置30の動作について説明する。支援装置30は、常時、以下の処理を実行する。
時刻確認送信部32は、制御周期計数部31での計数結果が規定数Nとなり、時刻確認周期の到来が確認された時点で、時刻確認信号を各制御装置10へ一斉送信する。この際、制御周期計数部31は、時刻確認信号として、例えば操作量上限値OHを0%に設定変更する指示や、操作量下限値OLを100%に設定変更する指示を送信する。
したがって、各データ収集装置20で、それぞれ対応する制御装置10から並列的に収集した時系列データには、操作量MVとして時刻確認周期で時刻確認データが記録される。このため、この時刻確認データが同時刻を示すことを基準にして、容易かつ精密に各時系列データの時刻同期の確認を行うことができる。
このように、本実施の形態は、支援装置30が一定の時刻確認周期で時刻確認信号を各制御装置10へ一斉送信し、これら制御装置10は、時刻確認信号を受信した際、互いの制御装置10に関する制御データを同期させるための時刻確認データを、1制御周期分だけ操作量として強制的に出力するようにしたものである。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
Claims (6)
- 入力された設定値および制御量に基づき算出した操作量を出力することにより設備を制御する複数の制御装置と、
前記制御装置での前記制御に用いた前記操作量を含む制御データを、時系列データとして順次収集するデータ収集装置と、
一定の時刻確認周期で時刻確認信号を前記各制御装置へ一斉送信する支援装置と
を備え、
前記制御装置は、前記時刻確認信号を受信した際、互いの制御装置に関する制御データを同期させるための時刻確認データを、前記制御に関する1制御周期分だけ前記操作量として強制的に出力し、
前記時刻確認データは、前記制御装置での定常制御状態において前記操作量として出力されない特異値からなる
ことを特徴とする制御システム。 - 請求項1に記載の制御システムにおいて、
前記支援装置は、前記時刻確認信号として、前記操作量が前記特異値となるよう、前記制御装置における設定パラメータの変更を指示する信号を送信することを特徴とする制御システム。 - 請求項2に記載の制御システムにおいて、
前記時刻確認信号は、前記制御装置での前記操作量に対するリミット処理に用いる操作量下限値または操作量上限値の変更を指示する信号からなり、
前記制御装置は、前記時刻確認信号を受信した際、前記時刻確認信号に応じて操作量下限値または操作量上限値を変更することにより、前記操作量に代えて前記特異値からなる前記時刻確認データを強制的に出力する
ことを特徴とする制御システム。 - 入力された設定値および制御量から算出した操作量を出力することにより設備を制御する複数の制御装置と、これら制御装置での制御に用いた前記操作量を含む制御データを、時系列データとして順次収集するデータ収集装置とを備える制御システムで用いられる支援装置であって、
前記制御装置に関する制御データを互いに同期させるための時刻確認データを、前記制御に関する1制御周期分だけ前記操作量として強制的に出力させるための時刻確認信号を、一定の時刻確認周期で前記各制御装置へ一斉送信し、
前記時刻確認データは、前記制御装置での定常制御状態において前記操作量として出力されない特異値からなる
ことを特徴とする支援装置。 - 同一制御システムで複数用いられて、入力された設定値および制御量から算出した操作量を出力することにより設備を制御するとともに、当該制御に関する操作量を含む制御データがデータ収集装置により時系列データとして順次収集される制御装置であって、
一定の時刻確認周期で支援装置から各制御装置へ一斉送信された時刻確認信号を受信した際、互いの制御装置に関する制御データを同期させるための時刻確認データを、前記制御に関する1制御周期分だけ前記操作量として強制的に出力し、
前記時刻確認データは、前記制御装置での定常制御状態において前記操作量として出力されない特異値からなる
ことを特徴とする制御装置。 - 複数の制御装置が、入力された設定値および制御量に基づき算出した操作量を出力することにより設備を制御する制御ステップと、
データ収集装置が、前記制御装置での前記制御に用いた前記操作量を含む制御データを、時系列データとして順次収集するデータ収集ステップと、
支援装置が、一定の時刻確認周期で時刻確認信号を前記各制御装置へ一斉送信する支援ステップと
を備え、
前記制御ステップは、前記時刻確認信号を受信した際、互いの制御装置に関する制御データを同期させるための時刻確認データを、前記制御に関する1制御周期分だけ前記操作量として強制的に出力し、
前記時刻確認データは、前記制御装置での定常制御状態において前記操作量として出力されない特異値からなる
ことを特徴とする制御方法。
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