JP7151636B2 - データ収集装置 - Google Patents

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Description

この発明は、製造ラインのデータを収集するデータ収集装置に関する。
工業活動に必要な素材や資源を生産する産業プラント（製紙プラント、鉄鋼プラント、発電プラント、石油プラント、化学プラント等）が知られている。産業プラントのプラント監視制御システムは、制御ネットワークを介して、プラントを構成する多数のフィールド機器（アクチュエータやセンサを含む）が接続された入出力装置（Ｉ／Ｏ）や、多数のフィールド機器を制御するプログラマブルロジックコントローラ（以下、ＰＬＣと記す）が相互に接続された構成を備える。
ＰＬＣや入出力装置の入出力信号をプロセスデータと称する。大規模プラントでは入出力点が数千、数万に及び、多種多様なプロセスデータが存在する。これらのプロセスデータは、データ収集装置に収集され、試験時、調整時、操業時、障害時におけるデータ解析に用いられる。
従来のプラント監視制御システムのデータ収集装置（例えば、特許文献１）は、制御ネットワークに接続し、ＰＬＣが入出力するプロセスデータを収集する。
国際公開第２０１４／００２１７６号
製造ライン上を搬送される紙、フィルム、鋼板などの長尺材の表面に、傷、汚れ、しわ、破れなど特異点を発見した場合、オペレータはデータ収集装置を用いて特異点の発生原因を解析する。その解析には、製造ライン上を搬送される過程における特異点の物理量の変化または特異点に作用する機器の物理量の変化を確認することが有効である。特に、製造ラインにおいて長尺材の搬送速度が変化する場合であっても、特異点を正確にトラッキングでき、搬送過程における特異点の物理量の変化を視覚的に確認できることが望ましい。
しかし、特許文献１のデータ収集装置では、収集したデータの解析について検討されていない。そのため、長尺材に生じた特異点がセンサを通過した通過時刻を手動で計算しなければならず、搬送速度の変化に対応した通過時刻を正確に計算することは困難であった。また、収集したプロセスデータをグラフ形式で表示しても、グラフを手動でスクロールして特異点を見つけ出す必要があり、特異点に関するデータを効率良く見つけ出すことができなかった。
この発明は、上述の課題を解決するためになされた。この発明の目的は、搬送される長尺材の速度変化を加味して特異点の位置を自動的に計算し、特異点が各センサを通過した時刻にマーカを付したグラフにより視覚化することにより、特異点の要因分析を効率化できるデータ収集装置を提供することである。
上記目的の達成のため、この発明に係るデータ収集装置は以下のように構成される。
この発明に係るデータ収集装置は、搬送される長尺材を加工する製造ラインのデータを収集する。
１つの好ましい態様では、製造ラインは、速度センサ、特異点検出センサ、物理量センサを有する。速度センサは、長尺材の搬送速度を計測する。特異点検出センサは、その設置位置において長尺材の特異点を検出する。物理量センサは、特異点検出センサの上流に設置され、その設置位置における長尺材の物理量又は長尺材に作用する機器の物理量を計測する。
データ収集装置は、プロセスデータ記憶部、センサ到達時刻算出部、表示部を備える。
プロセスデータ記憶部は、速度センサがサンプリング周期毎に計測した各時刻の搬送速度と、特異点検出センサが特異点を検出した特異点検出時刻と、物理量センサがサンプリング周期毎に計測した各時刻の物理量と、を記憶する。
センサ到達時刻算出部は、特異点検出時刻以前におけるサンプリング周期毎の平均搬送速度にサンプリング周期を乗算した値を積算した積算距離が、特異点検出センサから物理量センサまでのセンサ間距離以上となるときのサンプリング周期累計時間を算出し、特異点検出時刻からサンプリング周期累計時間を減算して特異点が物理量センサに到達したセンサ到達時刻を算出する。
表示部は、物理量センサがサンプリング周期毎に計測した各時刻の物理量をグラフで表示し、グラフの時間軸上に特異点検出時刻を示す第１マーカおよびセンサ到達時刻を示す第２マーカを表示する。
１つの好ましい態様では、また、製造ラインは、上記構成に加えてカメラを有する。カメラは、特異点検出センサの上流または下流に設置され、設置位置における長尺材を撮影する。
データ収集装置は、上記構成に加えて、画像データ記憶部、カメラ到達時刻算出部を備える。
画像データ記憶部は、カメラがサンプリング周期毎に撮影した各時刻の画像データを記憶する。
カメラ到達時刻算出部は、特異点検出時刻以前におけるサンプリング周期毎の平均搬送速度にサンプリング周期を乗算した値を積算した積算距離が、特異点検出センサからカメラまでのセンサ間距離以上となるときのサンプリング周期累計時間を算出し、特異点検出時刻からサンプリング周期累計時間を減算して特異点がカメラに到達したカメラ到達時刻を算出する。
表示部は、上述した構成に加えて、グラフと共に、カメラ到達時刻に撮影された長尺材の画像データを表示し、グラフの時間軸上にカメラ到達時刻を示す第３マーカをさらに表示する。
特異点検出センサの上流にカメラが設置されている場合、グラフは、少なくとも特異点が、物理量センサおよびカメラのうち最も上流に設置されたセンサを通過する前から特異点検出センサを通過するまでの期間について、物理量センサにより計測された各時刻の物理量を表示する。特異点検出センサの下流にカメラが設置されている場合、グラフは、少なくとも特異点が、物理量センサおよびカメラのうち最も下流に設置されたセンサを通過する前から特異点検出センサを通過するまでの期間について、物理量センサにより計測された各時刻の物理量を表示する。
この発明に係るデータ収集装置によれば、長尺材の搬送速度に変化がある場合であっても、特異点の位置を自動的に正確にトラッキングできる。そして、データ収集装置は、特異点が各センサ（物理量センサ、カメラ、特異点検出センサ）を通過した時刻にマーカ（時刻線）を付したグラフを表示することにより、特異点に関する物理量の変化を視覚化できる。また、特異点を撮影した画像データと共に、その画像データの撮影時刻にマーカを付したグラフによりプロセスデータを確認可能である。このように、この発明に係るデータ収集装置によれば、特異点の要因分析を効率化できる。
この発明の実施の形態１におけるプラント監視制御システムの構成図である。 この発明の実施の形態１における製造ラインの概念図である。 この発明の実施の形態１におけるデータ収集装置のブロック図である。 この発明の実施の形態１におけるセンサ到達時刻計算部について説明するための図である。 この発明の実施の形態２におけるプラント監視制御システムの構成図である。 この発明の実施の形態２における製造ラインの概念図である。 この発明の実施の形態２におけるデータ収集装置のブロック図である。 この発明の実施の形態３における製造ラインの概念図である。 この発明の実施の形態３におけるデータ収集装置のブロック図である。 この発明の実施の形態４における製造ラインの概念図である。 この発明の実施の形態４におけるデータ収集装置のブロック図である。 データ収集装置が有する処理回路のハードウェア構成例を示すブロック図である。
この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略される。
実施の形態１．
（システム構成）
図１は、実施の形態１におけるプラント監視制御システムの構成図である。
データ収集装置１は、制御ネットワーク５を介して、産業プラントの製造ラインを構成する複数のフィールド機器２（アクチュエータやセンサを含む）に接続する入出力装置（Ｉ／Ｏ）３と、複数のフィールド機器２を制御するプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）４とに接続している。
制御ネットワーク５は、コモンメモリを有するノードを複数有し、複数のノード間での周期的な同報伝送によりコモンメモリ上のプロセスデータを同期する。これにより、ノードＡ５ａに接続するデータ収集装置１と、ノードＢ５ｂに接続するＰＬＣ４と、ノードＣ５ｃに接続する入出力装置３との間で仮想的に同一メモリ空間が共有される。コモンメモリには各データの記憶領域（アドレス）が割り付けられている。各ノードに接続された装置は、コモンメモリへの書き込みとコモンメモリからの読み込みとによってプロセスデータを送受信できる。
ＰＬＣ４や入出力装置３の入出力信号をプロセスデータ（文字データ、数値データ）と称する。プロセスデータは、産業プラントを構成する機器群および該機器群に加工される材料に関する各種データを含む。例えば、アクチュエータの制御値、センサの検出値、材料仕様などを含む。鉄鋼プラントなどの大規模プラントでは入出力点が数千、数万に及び、多種多様なプロセスデータが存在する。これらのプロセスデータは、データ収集装置１に収集され、主にデータ解析に用いられる。
図２は、実施の形態１における産業プラントの製造ラインの概念図である。
製造ライン２０は、長尺材２１を搬送しながら加工する。長尺材２１は、紙、フィルム、鋼板などのシート状材を含む。製造ライン２０は、複数のフィールド機器２（図１）を備える。複数のフィールド機器２は、速度センサ２２、特異点検出センサ２３、物理量センサ２４ａ、２４ｂの他、長尺材２１に作用する設備を駆動するための各種アクチュエータ（油圧装置、モータなど）を含む。
速度センサ２２は、長尺材２１の搬送速度を計測する。長尺材２１の搬送速度は、長尺材２１を搬送するローラを駆動するモータの回転速度に基づいて計測してもよい。
特異点検出センサ２３は、設置位置において長尺材２１の特異点を検出する。
物理量センサ２４ａ、２４ｂは、特異点検出センサ２３の上流に設置され、設置位置における長尺材２１の物理量又は長尺材２１に作用する機器の物理量を計測する。特異点検出センサ２３から物理量センサ２４ａまでの距離はＬ１である。特異点検出センサ２３から物理量センサ２４ｂまでの距離はＬ２である。なお、物理量センサは１つ以上設置される。
製造ライン２０は、例えば、紙の製造ライン、冷間圧延ライン、プロセスラインなどである。
紙の製造ラインは、上流から順に、リワインダー、塗工部、ドライヤー、ワインダーを備える。紙の製造ラインにおいて、長尺材２１はシート状の紙である。特異点検出センサ２３は、ワインダー入側に設置された欠陥点検出センサである。欠陥点検出センサは、紙の破れ、しみ、しわなどを検出する。物理量センサ２４ａ、２４ｂは、例えば、ドライヤーの吹付け温度を計測する温度センサである。物理量センサ２４ａ、２４ｂは、張力計であってもよいし、長尺材２１に作用する機器を駆動するアクチュエータに接続された電圧計または電流計であってもよい。
冷間圧延ラインは、上流から順に、ペイオフリール、溶接機、連続圧延機、テンションリールを備える。冷間圧延ラインにおいて、長尺材２１はシート状の薄板である。特異点検出センサ２３は、テンションリール入側に設置された表面傷検査装置である。表面傷検査装置は、連続圧延機を通過した薄板の表面の傷を検出する。特異点検出センサ２３は、平坦度計、形状計、板厚計、温度センサなどであってもよい。物理量センサ２４ａ、２４ｂは、例えば、連続圧延機の入側温度と出側温度を計測する温度センサである。物理量センサ２４ａ、２４ｂは、張力計、蛇行計、板厚計であってもよいし、長尺材２１に作用する機器を駆動するアクチュエータに接続された電圧計または電流計であってもよい。
プロセスライン、例えば焼鈍ラインは、上流から順に、ペイオフリール、溶接機、焼鈍炉、調質圧延機、テンションリールを備える。焼鈍ラインにおいて、長尺材２１は冷間圧延された薄板である。特異点検出センサ２３は、テンションリール入側に設置された表面傷検査装置である。表面傷検査装置は、調質圧延機を通過した薄板の表面の傷を検出する。特異点検出センサ２３は、平坦度計、形状計、板厚計、温度センサなどであってもよい。物理量センサ２４ａ、２４ｂは、例えば、焼鈍炉の各部の温度を計測する温度センサである。物理量センサ２４ａ、２４ｂは、張力計、蛇行計、板厚計であってもよいし、長尺材２１に作用する機器を駆動するアクチュエータに接続された電圧計または電流計であってもよい。
（データ収集装置）
次に、搬送される長尺材２１を加工する製造ライン２０のデータを収集するデータ収集装置１の詳細機能について説明する。図３は、実施の形態１におけるデータ収集装置１のブロック図である。
データ収集装置１は、プロセスデータ収集部１１、プロセスデータ記憶部１２、センサ到達時刻算出部１３、表示部１４を備える。
プロセスデータ収集部１１は、製造ライン２０を構成する多数のフィールド機器２およびフィールド機器２に加工される長尺材２１に関するプロセスデータを収集する。具体的には、プロセスデータ収集部１１は、制御ネットワーク５（図１）に流れる各種プロセスデータをサンプリング周期毎に収集する。プロセスデータ収集部１１は、プロセスデータにデータ収集時刻を付与してプロセスデータ記憶部１２へ出力する。
図２に示す例では、プロセスデータ収集部１１は、サンプリング周期毎に、速度センサ２２が計測した搬送速度と、特異点検出センサ２３が特異点を検出した特異点検出時刻と、物理量センサ２４ａ、２４ｂそれぞれが計測した物理量と、を収集する。なお、特異点の検出手法については限定しないが、一例として、特異点検出センサ２３により計測された物理量に基づく値が予め定めた閾値範囲を超えた場合に特異点ありと判断でき、その時刻を特異点検出時刻とする。
プロセスデータ記憶部１２は、各時刻における各種プロセスデータを記憶する。図２に示す例では、プロセスデータ記憶部１２は、速度センサ２２がサンプリング周期毎に計測した各時刻の搬送速度と、特異点検出センサ２３が特異点を検出した特異点検出時刻と、物理量センサ２４ａ、２４ｂが前記サンプリング周期毎に計測した各時刻の物理量と、を記憶する。なお、データ収集装置１は、上述した特異点検出センサ２３から物理量センサ２４ａまでの距離Ｌ１と、特異点検出センサ２３から物理量センサ２４ｂまでの距離Ｌ２を予め記憶している。
センサ到達時刻算出部１３は、特異点検出センサ２３により検出された特異点が、その検出前に物理量センサ２４ａ、２４ｂを通過したセンサ到達時刻を算出する。
センサ到達時刻算出部１３は、まず、特異点検出時刻以前におけるサンプリング周期毎の平均搬送速度にサンプリング周期を乗算した値を算出する。この値は、各サンプリング周期における長尺材２１の移動距離を意味する。
図４を参照して説明する。サンプリング周期は１０［ｍｓ］である。位置Ｘは特異点検出センサ２３が特異点を検出した位置である。位置Ａは、位置Ｘより１サンプリング周期前の特異点の位置である。位置Ｂは、位置Ｘより２サンプリング周期前の特異点の位置である。位置Ｃは、位置Ｘより３サンプリング周期前の特異点の位置である。位置Ｄは、位置Ｘより４サンプリング周期前の特異点の位置である。
長尺材２１の搬送速度は変化する。位置Ｘにおける搬送速度は０．２０［ｍ／ｍｓ］、位置Ａにおける搬送速度は、０．２１［ｍ／ｍｓ］、位置Ｂにおける搬送速度は０．２２［ｍ／ｍｓ］、位置Ｃにおける搬送速度は０．２５［ｍ／ｍｓ］、位置Ｄにおける搬送速度は０．３０［ｍ／ｍｓ］である。
このとき、区間Ｘ－Ａのサンプリング周期における平均搬送速度は（０．２０＋０．２１）／２＝０．２０５［ｍ／ｍｓ］である。よって、区間Ｘ－Ａの距離（区間Ｘ－Ａの平均ライン速度にサンプリング周期を乗算した値）は、０．２０５［ｍ／ｍｓ］×１０［ｍｓ］＝２．０５［ｍ］である。同様の計算により、図４に示す区間Ａ－Ｂの距離は２．１５［ｍ］、区間Ｂ－Ｃの距離は２．３５［ｍ］、区間Ｃ－Ｄの距離は２．７５［ｍ］である。
また、センサ到達時刻算出部１３は、これらの値（各サンプリング周期における移動距離）を積算することにより位置Ｘからの積算距離を算出する。図４の例では、区間Ｘ－Ｂの積算距離は４．２［ｍ］、区間Ｘ－Ｃの積算距離は６．５５［ｍ］、区間Ｘ－Ｄの積算距離は９．３［ｍ］である。
さらに、センサ到達時刻算出部１３は、積算距離が、特異点検出センサ２３から物理量センサ２４ａまでのセンサ間距離Ｌ１以上となるときのサンプリング周期累計時間を算出する。例えば、センサ間距離Ｌ１が９．３［ｍ］である場合、図４の区間Ｘ－Ｄの積算距離と一致する。区間Ｘ－Ｄの積算距離の算出に用いたサンプリング周期累計時間は４０［ｍｓ］である。同様に、センサ到達時刻算出部１３は、積算距離が、特異点検出センサ２３から物理量センサ２４ｂまでのセンサ間距離Ｌ２以上となるときのサンプリング周期累計時間を算出する。
さらに、センサ到達時刻算出部１３は、特異点検出時刻からサンプリング周期累計時間を減算して特異点が物理量センサ２４ａに到達したセンサ到達時刻を算出する。同様に、センサ到達時刻算出部１３は、特異点が物理量センサ２４ｂに到達したセンサ到達時刻を算出する。このように、データ収集装置１は、長尺材２１の搬送速度が変化する場合であっても正確に特異点の位置をトラッキングできる。
表示部１４は、プロセスデータ記憶部１２に記憶されたプロセスデータとデータ収集時刻の関係を示すグラフをモニタ１１７のグラフ表示領域３０に表示させる。グラフ表示領域３０には、速度センサ２２がサンプリング周期毎に計測した各時刻の搬送速度データ３１、物理量センサ２４ａがサンプリング周期毎に計測した各時刻の物理量データ３２、物理量センサ２４ｂがサンプリング周期毎に計測した各時刻の物理量データ３３がグラフ形式で表示される。図３に示す例では、グラフの横軸は時間、縦軸はプロセスデータ値とする。
さらに、表示部１４は、グラフの時間軸上に特異点検出時刻を示すマーカ４１、特異点が物理量センサ２４ａに到達したセンサ到達時刻を示すマーカ４２、特異点が物理量センサ２４ｂに到達したセンサ到達時刻を示すマーカ４３を表示する。これらのマーカは時刻線である。
好ましくは、グラフは、少なくとも特異点が物理量センサ２４ｂを通過する前から特異点検出センサ２３を通過するまでの期間について、速度センサ２２により計測された各時刻の搬送速度、および、物理量センサ２４ａ、２４ｂにより計測された各時刻の物理量を表示する。好ましくは、グラフは、トラッキングされた特異点のライン入側から出側までのプロセスデータの変化を表示する。このように広い期間についてプロセスデータを表示することで、搬送過程における特異点の発生原因の究明に寄与する。
以上説明したように、実施の形態１に係るデータ収集装置１によれば、長尺材２１の搬送速度に変化がある場合であっても、特異点の位置を自動的に正確にトラッキングできる。そして、データ収集装置１は、特異点が各種センサ（特異点検出センサ２３、物理量センサ２４ａ、２４ｂ）を通過した時刻にマーカ４１～４３（時刻線）を付したグラフを表示して、特異点に関する物理量の変化を視覚化することができる。これによれば、特異点の要因分析を効率化できる。
例えば、上述した紙の製造ラインにおいて、データ収集装置１は、欠陥点検出センサが紙の破れ（特異点）が検出した場合に、特異点が欠陥点検出センサを通過した時刻と、特異点がドライヤーの吹付け温度を計測する温度センサを通過した時刻とに、マーカを付したグラフを表示する。このグラフには、特異点がドライヤーを通過する前から欠陥検出センサを通過するまでの期間についてドライヤー吹付け温度の変化および搬送速度の変化が表現される。
ところで、上述した実施の形態１のデータ収集装置１には、後述する図１２に示すモニタ１１７、キーボード１１８、マウス１１９を含めていないが、これらをデータ収集装置１に含めてもよい。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
実施の形態２．
次に、図５～図７を参照して実施の形態２について説明する。実施の形態２におけるデータ収集装置は、実施の形態１の構成に加えて、製造ラインにカメラを配置し、特異点がカメラを通過した時刻の画像データと共に、カメラ通過時刻にマーカを付したプロセスデータのグラフを表示することで、特異性のある現象の要因分析を容易にする。
（システム構成）
図５は、実施の形態２におけるプラント監視制御システムの構成図である。図５に示すプラント監視制御システムは、図１に示す構成に加えて、複数のカメラ６、情報ネットワーク７を備える。複数のカメラ６が撮影対象を撮影した画像データは、情報ネットワーク７を介してデータ収集装置１へ送信される。
図６は、実施の形態２における製造ラインの概念図である。図６に示す製造ライン２０は、図２に示す構成に加えて、複数のカメラ６は、カメラ２５ａ、２５ｂを含む。カメラ２５ａは、特異点検出センサ２３の上流に設置され、設置位置における長尺材２１を撮影する。カメラ２５ｂは、カメラ２５ａの上流に設置され、設置位置における長尺材２１を撮影する。特異点検出センサ２３からカメラ２５ａまでの距離はＬ３である。特異点検出センサ２３からカメラ２５ｂまでの距離はＬ４である。なお、カメラは１つ以上設置される。
（データ収集装置）
図７は、実施の形態２におけるデータ収集装置１のブロック図である。図７に示すデータ収集装置１は、画像データ収集部１５、画像データ記憶部１６、カメラ到達時刻算出部１７を新たに備え、表示部１４に替えて表示部１４ａを備える点を除き、図３に示す構成と同様である。なお、データ収集装置１は、上述した特異点検出センサ２３からカメラ２５ａまでの距離Ｌ３と、特異点検出センサ２３からカメラ２５ｂまでの距離Ｌ４を予め記憶している。
画像データ収集部１５は、複数のカメラ６それぞれが撮影した画像データをサンプリング周期毎に収集する。画像データ収集部１５は、画像データにデータ収集時刻を付与して画像データ記憶部１６へ出力する。
画像データ記憶部１６は、複数のカメラ６それぞれがサンプリング周期毎に撮影した各時刻の画像データを記憶する。
カメラ到達時刻算出部１７は、特異点検出センサ２３により検出された特異点が、その検出前にカメラ２５ａ、２５ｂを通過したカメラ到達時刻を算出する。
カメラ到達時刻算出部１７は、まず、特異点検出時刻以前におけるサンプリング周期毎の平均搬送速度にサンプリング周期を乗算した値を算出する。この値は、各サンプリング周期における長尺材２１の移動距離を意味する。この計算は、実施の形態１におけるセンサ到達時刻算出部１３と同様である。
また、カメラ到達時刻算出部１７は、これらの値（各サンプリング周期における移動距離）を積算することにより特異点検出センサ２３からの積算距離を算出する。この計算は、実施の形態１におけるセンサ到達時刻算出部１３と同様である。
さらに、カメラ到達時刻算出部１７は、積算距離が、特異点検出センサ２３からカメラ２５ａまでのセンサ間距離Ｌ３以上となるときのサンプリング周期累計時間を算出する。同様に、カメラ到達時刻算出部１７は、積算距離が、特異点検出センサ２３からカメラ２５ｂまでのセンサ間距離Ｌ４以上となるときのサンプリング周期累計時間を算出する。これらの計算は、実施の形態１におけるセンサ到達時刻算出部１３と同様である。
さらに、カメラ到達時刻算出部１７は、特異点検出時刻からサンプリング周期累計時間を減算して特異点がカメラ２５ａに到達したカメラ到達時刻を算出する。同様に、カメラ到達時刻算出部１７は、特異点がカメラ２５ｂに到達したカメラ到達時刻を算出する。
表示部１４ａは、実施の形態１における表示部１４と同等のマーカ付きグラフ表示機能に加えて次の機能を備える。
表示部１４ａは、グラフと共に、カメラ到達時刻に撮影された長尺材２１の画像データをモニタ１１７の画像表示領域５０に表示させる。図７の例では、画像表示領域５０に、特異点５１がカメラ２５ａを通過した時に撮影された画像データと、特異点５１がカメラ２５ｂを通過した時に撮影された画像データとが表示される。さらに、表示部１４ａは、グラフの時間軸上に特異点がカメラ２５ａに到達したカメラ到達時刻を示すマーカ４４、特異点がカメラ２５ｂに到達したカメラ到達時刻を示すマーカ４５を表示する。
好ましくは、グラフは、少なくとも特異点が、物理量センサおよびカメラのうち最も上流に設置されたセンサ（図６の例では物理量センサ２４ｂ）を通過する前から特異点検出センサ２３を通過するまでの期間について、速度センサ２２により計測された各時刻の搬送速度、および、物理量センサ２４ａ、２４ｂにより計測された各時刻の物理量を表示する。好ましくは、グラフは、トラッキングされた特異点のライン入側から出側までのプロセスデータの変化を表示する。
以上説明したように、実施の形態２に係るデータ収集装置１によれば、実施の形態１と同様の効果に加えて、特異点がカメラ２５ａ、２５ｂを通過した時の画像データと共に、カメラ通過時刻にマーカ４４、４５を付したプロセスデータのグラフが表示される。これによれば、特異点の要因分析を効率化できる。
例えば、上述した紙の製造ラインにおいて、欠陥点検出センサにより紙の破れ（特異点）が検出された場合に、特異点が撮影された画像データと共に、その撮影時刻にマーカが付されたプロセスデータのグラフが表示される。そのため、画像データの撮影時刻に対応するドライヤー吹付け温度の変化および搬送速度の変化を確認できる。
（変形例）
ところで、上述した実施の形態２においてカメラ２５ａ、２５ｂは、特異点検出センサ２３の上流のどの場所に設置されてもよい。
実施の形態３．
次に、図８、図９を参照して実施の形態３について説明する。実施の形態１によれば特異点検出センサ２３の上流における特異点の物理量を解析できる。ところで、特異点検出センサ２３の下流における特異点の物理量を解析したい場合もある。例えば、冷間圧延ラインやプロセスラインにおいて、溶接箇所をトラッキングしつつ下流における溶接箇所の状態を観測したい場合がある。
（システム構成）
実施の形態３におけるプラント監視制御システムの構成は図１と同様である。
図８は、実施の形態３における製造ラインの概念図である。図８に示す製造ライン２０は、図２に示す物理量センサ２４ａ、２４ｂに替えて、物理量センサ２６ａ、２６ｂを備える。物理量センサ２６ａ、２６ｂは、特異点検出センサ２３の下流に設置され、設置位置における長尺材２１の物理量又は長尺材２１に作用する機器の物理量を計測する。特異点検出センサ２３から物理量センサ２６ａまでの距離はＬ５である。特異点検出センサ２３から物理量センサ２６ｂまでの距離はＬ６である。なお、物理量センサは１つ以上設置される。
製造ライン２０は、例えば、冷間圧延ラインである。冷間圧延ラインは、上流から順に、ペイオフリール、溶接機、連続圧延機、テンションリールを備える。冷間圧延ラインにおいて、長尺材２１はシート状の薄板である。特異点検出センサ２３は、溶接機出側に設置された溶接点検出器（Ｗｅｌｄ Ｐｏｉｎｔ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＷＰＤ）である。特異点検出センサ２３は、平坦度計、形状計、板厚計、温度センサなどであってもよい。物理量センサ２６ａ、２６ｂは、例えば、連続圧延機の入側温度と出側温度を計測する温度センサである。物理量センサ２６ａ、２６ｂは、張力計、蛇行計、板厚計であってもよいし、長尺材２１に作用する機器を駆動するアクチュエータに接続された電圧計または電流計であってもよい。
（データ収集装置）
図９は、実施の形態３におけるデータ収集装置１のブロック図である。図９に示すデータ収集装置１は、センサ到達時刻算出部１３に替えてセンサ到達時刻算出部１３ｂを備え、表示部１４に替えて表示部１４ｂを備える点を除き、図３に示す構成と同様である。なお、データ収集装置１は、上述した特異点検出センサ２３から物理量センサ２６ａまでの距離Ｌ５と、特異点検出センサ２３から物理量センサ２６ｂまでの距離Ｌ６を予め記憶している。
センサ到達時刻算出部１３ｂは、特異点検出センサ２３により検出された特異点が、その検出後に物理量センサ２６ａ、２６ｂを通過したセンサ到達時刻を算出する。
センサ到達時刻算出部１３ｂは、まず、特異点検出時刻以後におけるサンプリング周期毎の平均搬送速度にサンプリング周期を乗算した値を算出する。この値は、各サンプリング周期における長尺材２１の移動距離を意味する。この計算は、実施の形態１におけるセンサ到達時刻算出部１３と同様である。
また、センサ到達時刻算出部１３ｂは、これらの値（各サンプリング周期における移動距離）を積算することにより特異点検出センサ２３からの積算距離を算出する。この計算は、実施の形態１におけるセンサ到達時刻算出部１３と同様である。
さらに、センサ到達時刻算出部１３ｂは、積算距離が、特異点検出センサ２３から物理量センサ２６ａまでのセンサ間距離Ｌ５以上となるときのサンプリング周期累計時間を算出する。同様に、センサ到達時刻算出部１３ｂは、積算距離が、特異点検出センサ２３から物理量センサ２６ｂまでのセンサ間距離Ｌ６以上となるときのサンプリング周期累計時間を算出する。これらの計算は、実施の形態１におけるセンサ到達時刻算出部１３と同様である。
さらに、センサ到達時刻算出部１３ｂは、特異点検出時刻にサンプリング周期累計時間を加算して特異点が物理量センサ２６ａに到達したセンサ到達時刻を算出する。同様に、センサ到達時刻算出部１３ｂは、特異点が物理量センサ２６ｂに到達したセンサ到達時刻を算出する。
表示部１４ｂは、プロセスデータ記憶部１２に記憶されたプロセスデータとデータ収集時刻の関係を示すグラフをモニタ１１７のグラフ表示領域３０に表示させる。グラフ表示領域３０には、速度センサ２２がサンプリング周期毎に計測した各時刻の搬送速度データ３１、物理量センサ２６ａがサンプリング周期毎に計測した各時刻の物理量データ３４、物理量センサ２６ｂがサンプリング周期毎に計測した各時刻の物理量データ３５がグラフ形式で表示される。図９に示す例では、グラフの横軸は時間、縦軸はプロセスデータ値とする。
さらに、表示部１４ｂは、グラフの時間軸上に特異点検出時刻を示すマーカ４１、特異点が物理量センサ２６ａに到達したセンサ到達時刻を示すマーカ４６、特異点が物理量センサ２６ｂに到達したセンサ到達時刻を示すマーカ４７を表示する。これらのマーカは時刻線である。
好ましくは、グラフは、少なくとも特異点が特異点検出センサ２３を通過する前から物理量センサ２６ｂを通過するまでの期間について、速度センサ２２により計測された各時刻の搬送速度、および、物理量センサ２６ａ、２６ｂにより計測された各時刻の物理量を表示する。好ましくは、グラフは、トラッキングされた特異点のライン入側から出側までのプロセスデータの変化を表示する。このように広い期間について表示することで、搬送過程における特異点の発生原因の究明に寄与する。
以上説明したように、実施の形態３に係るデータ収集装置１によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。そのため、特異点検出センサ２３の下流における特異点の変化を解析することができる。例えば、冷間圧延ラインやプロセスラインにおいて、溶接箇所をトラッキングしつつ下流における溶接箇所の状態を観測することができる。
実施の形態４．
次に、図１０、図１１を参照して実施の形態４について説明する。実施の形態４におけるデータ収集装置は、実施の形態３の構成に加えて、製造ラインにカメラを配置し、特異点がカメラを通過した時刻の画像データと共に、カメラ通過時刻にマーカを付したプロセスデータのグラフを表示することで、特異性のある現象の要因分析を容易にする。
（システム構成）
実施の形態４におけるプラント監視制御システムの構成は図５と同様である。
図１０は、実施の形態４における製造ラインの概念図である。図１０に示す製造ライン２０は、図８に示す構成に加えて、複数のカメラ６（図５）は、カメラ２７ａ、２７ｂを含む。カメラ２７ａは、特異点検出センサ２３の下流に設置され、設置位置における長尺材２１を撮影する。カメラ２７ｂは、カメラ２７ａの下流に設置され、設置位置における長尺材２１を撮影する。特異点検出センサ２３からカメラ２７ａまでの距離はＬ７である。特異点検出センサ２３からカメラ２７ｂまでの距離はＬ８である。なお、カメラは１つ以上設置される。
（データ収集装置）
図１１は、実施の形態４におけるデータ収集装置１のブロック図である。図１１に示すデータ収集装置１は、画像データ収集部１５、画像データ記憶部１６、カメラ到達時刻算出部１７ｃを新たに備え、表示部１４ｂに替えて表示部１４ｃを備える点を除き、図９に示す構成と同様である。なお、データ収集装置１は、上述した特異点検出センサ２３からカメラ２７ａまでの距離Ｌ７と、特異点検出センサ２３からカメラ２７ｂまでの距離Ｌ８を予め記憶している。
画像データ収集部１５は、複数のカメラ６それぞれが撮影した画像データをサンプリング周期毎に収集する。画像データ収集部１５は、画像データにデータ収集時刻を付与して画像データ記憶部１６へ出力する。
画像データ記憶部１６は、複数のカメラ６それぞれがサンプリング周期毎に撮影した各時刻の画像データを記憶する。
カメラ到達時刻算出部１７ｃは、特異点検出センサ２３により検出された特異点が、その検出後にカメラ２７ａ、２７ｂを通過したカメラ到達時刻を算出する。
カメラ到達時刻算出部１７ｃは、まず、特異点検出時刻以後におけるサンプリング周期毎の平均搬送速度にサンプリング周期を乗算した値を算出する。この値は、各サンプリング周期における長尺材２１の移動距離を意味する。この計算は、実施の形態１におけるセンサ到達時刻算出部１３と同様である。
また、カメラ到達時刻算出部１７ｃは、これらの値（各サンプリング周期における移動距離）を積算することにより特異点検出センサ２３からの積算距離を算出する。この計算は、実施の形態１におけるセンサ到達時刻算出部１３と同様である。
さらに、カメラ到達時刻算出部１７ｃは、積算距離が、特異点検出センサ２３からカメラ２７ａまでのセンサ間距離Ｌ７以上となるときのサンプリング周期累計時間を算出する。同様に、カメラ到達時刻算出部１７ｃは、積算距離が、特異点検出センサ２３からカメラ２７ｂまでのセンサ間距離Ｌ８以上となるときのサンプリング周期累計時間を算出する。これらの計算は、実施の形態１におけるセンサ到達時刻算出部１３と同様である。
さらに、カメラ到達時刻算出部１７ｃは、特異点検出時刻にサンプリング周期累計時間を加算して特異点がカメラ２７ａに到達したカメラ到達時刻を算出する。同様に、カメラ到達時刻算出部１７ｃは、特異点がカメラ２７ｂに到達したカメラ到達時刻を算出する。
表示部１４ｃは、実施の形態３における表示部１４ｂと同等のマーカ付きグラフ表示機能に加えて次の機能を備える。
表示部１４ｃは、グラフと共に、カメラ到達時刻に撮影された長尺材２１の画像データをモニタ１１７の画像表示領域５０に表示させる。図１１の例では、画像表示領域５０に、特異点５１がカメラ２７ａを通過した時に撮影された画像データと、特異点５１がカメラ２７ｂを通過した時に撮影された画像データとが表示される。さらに、表示部１４ｃは、グラフの時間軸上に特異点がカメラ２７ａに到達したカメラ到達時刻を示すマーカ４８、特異点がカメラ２７ｂに到達したカメラ到達時刻を示すマーカ４９を表示する。
好ましくは、グラフは、少なくとも特異点が、特異点検出センサ２３を通過する前から物理量センサおよびカメラのうち最も下流に設置されたセンサ（図１０の例では物理量センサ２６ｂ）を通過するまでの期間について、速度センサ２２により計測された各時刻の搬送速度、および、物理量センサ２６ａ、２６ｂにより計測された各時刻の物理量を表示する。好ましくは、グラフは、トラッキングされた特異点のライン入側から出側までのプロセスデータの変化を表示する。
以上説明したように、実施の形態４に係るデータ収集装置１によれば、実施の形態３と同様の効果に加えて、特異点がカメラ２７ａ、２７ｂを通過した時の画像データと共に、カメラ通過時刻にマーカ４８、４９を付したプロセスデータのグラフを表示する。これによれば、特異点の要因分析を効率化できる。
（ハードウェア構成例）
上述した各実施の形態におけるデータ収集装置１のハードウェア構成について図１２を参照して説明する。図１２は、データ収集装置１が有する処理回路のハードウェア構成例を示すブロック図である。データ収集装置１の各部は、データ収集装置１が有する機能の一部を示し、各機能は処理回路により実現される。例えば、処理回路は、ＣＰＵ１１１と、メモリ１１２と、ＨＤＤや大容量メモリ等のストレージ１１３と、外部機器Ｉ／Ｆ（インターフェース）部１１４と、制御ネットワークＩ／Ｆ部１１５ａと、情報ネットワークＩ／Ｆ部１１５ｂとが、内部バス１１６を介して接続して構成されている。
ＣＰＵ１１１は、ストレージ１１３のプログラム記憶部１１３ａに記憶された各種アプリケーションプログラムを実行することにより、図３の各部の機能を実現する。
メモリ１１２は、ＣＰＵ１１１が各種アプリケーションプログラムを実行する際にデータを一時記憶したり展開したりする演算エリア部として使用される。
ストレージ１１３は、プログラム記憶部１１３ａと、データ記憶部１１３ｂとを有する。プログラム記憶部１１３ａは、ＯＳ（オペレーティングシステム）や、各種アプリケーションプログラムを格納している。また、データ記憶部１１３ｂは、収集されたプロセスデータ、画像データを記憶する。なお、メモリ１１２とストレージ１１３をまとめてメモリとも称する。
外部機器Ｉ／Ｆ部１１４は、モニタ１１７、キーボード１１８、マウス１１９等の外部機器とデータ収集装置１とを接続するためのインターフェースである。
制御ネットワークＩ／Ｆ部１１５ａは、制御ネットワーク５とデータ収集装置１を接続するためのインターフェースである。また、情報ネットワークＩ／Ｆ部１１５ｂは、情報ネットワーク７とデータ収集装置１を接続するためのインターフェースである。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
１ データ収集装置
２ フィールド機器
３ 入出力装置
４ ＰＬＣ
５ 制御ネットワーク
６ カメラ
７ 情報ネットワーク
１１ プロセスデータ収集部
１２ プロセスデータ記憶部
１３、１３ｂ センサ到達時刻算出部
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 表示部
１５ 画像データ収集部
１６ 画像データ記憶部
１７、１７ｃ カメラ到達時刻算出部
２０ 製造ライン
２１ 長尺材
２２ 速度センサ
２３ 特異点検出センサ
２４ａ、２４ｂ 物理量センサ
２５ａ、２５ｂ カメラ
２６ａ、２６ｂ 物理量センサ
２７ａ、２７ｂ カメラ
３０ グラフ表示領域
３１ 搬送速度データ
３２－３５ 物理量データ
４１－４９ マーカ
５０ 画像表示領域
５１ 特異点
１１１ ＣＰＵ
１１２ メモリ
１１３ ストレージ
１１３ａ プログラム記憶部
１１３ｂ データ記憶部
１１４ 外部機器Ｉ／Ｆ部
１１５ａ 制御ネットワークＩ／Ｆ部
１１５ｂ 情報ネットワークＩ／Ｆ部
１１６ 内部バス
１１７ モニタ
１１８ キーボード
１１９ マウス

Claims (2)

  1. 搬送される長尺材を加工する製造ラインのデータを収集するデータ収集装置であって、
    前記製造ラインは、
    前記長尺材の搬送速度を計測する速度センサと、
    設置位置において前記長尺材の特異点を検出する特異点検出センサと、
    前記特異点検出センサの上流に設置され、設置位置における前記長尺材の物理量又は前記長尺材に作用する機器の物理量を計測する物理量センサと、を有し、
    前記データ収集装置は、
    前記速度センサがサンプリング周期毎に計測した各時刻の搬送速度と、前記特異点検出センサが特異点を検出した特異点検出時刻と、前記物理量センサが前記サンプリング周期毎に計測した各時刻の物理量と、を記憶するプロセスデータ記憶部と、
    前記特異点検出時刻以前における前記サンプリング周期毎の平均搬送速度に前記サンプリング周期を乗算した値を積算した積算距離が、前記特異点検出センサから前記物理量センサまでのセンサ間距離以上となるときのサンプリング周期累計時間を算出し、前記特異点検出時刻から前記サンプリング周期累計時間を減算して前記特異点が前記物理量センサに到達したセンサ到達時刻を算出するセンサ到達時刻算出部と、
    前記物理量センサが前記サンプリング周期毎に計測した各時刻の物理量をグラフで表示し、前記グラフの時間軸上に前記特異点検出時刻を示す第１マーカおよび前記センサ到達時刻を示す第２マーカを表示する表示部と、
    を備え、
    前記製造ラインは、
    前記特異点検出センサの上流に設置され、設置位置における前記長尺材を撮影するカメラをさらに有し、
    前記データ収集装置は、
    前記カメラが前記サンプリング周期毎に撮影した各時刻の画像データを記憶する画像データ記憶部と、
    前記特異点検出時刻以前における前記サンプリング周期毎の平均搬送速度に前記サンプリング周期を乗算した値を積算した積算距離が、前記特異点検出センサから前記カメラまでのセンサ間距離以上となるときのサンプリング周期累計時間を算出し、前記特異点検出時刻から前記サンプリング周期累計時間を減算して前記特異点が前記カメラに到達したカメラ到達時刻を算出するカメラ到達時刻算出部と、をさらに備え、
    前記表示部は、前記グラフと共に、前記カメラ到達時刻に撮影された前記長尺材の画像データを表示し、前記グラフの時間軸上に前記カメラ到達時刻を示す第３マーカをさらに表示し、
    前記グラフは、少なくとも前記特異点が、前記物理量センサおよび前記カメラのうち最も上流に設置されたセンサを通過する前から前記特異点検出センサを通過するまでの期間について、前記物理量センサにより計測された各時刻の物理量を表示すること、
    を特徴とするデータ収集装置。
  2. 搬送される長尺材を加工する製造ラインのデータを収集するデータ収集装置であって、
    前記製造ラインは、
    前記長尺材の搬送速度を計測する速度センサと、
    設置位置において前記長尺材の特異点を検出する特異点検出センサと、
    前記特異点検出センサの下流に設置され、設置位置における前記長尺材の物理量又は前記長尺材に作用する機器の物理量を計測する物理量センサと、を有し、
    前記データ収集装置は、
    前記速度センサがサンプリング周期毎に計測した各時刻の搬送速度と、前記特異点検出センサが特異点を検出した特異点検出時刻と、前記物理量センサが前記サンプリング周期毎に計測した各時刻の物理量と、を記憶するプロセスデータ記憶部と、
    前記特異点検出時刻以後における前記サンプリング周期毎の平均搬送速度に前記サンプリング周期を乗算した値を積算した積算距離が、前記特異点検出センサから前記物理量センサまでのセンサ間距離以上となるときのサンプリング周期累計時間を算出し、前記特異点検出時刻に前記サンプリング周期累計時間を加算して前記特異点が前記物理量センサに到達したセンサ到達時刻を算出するセンサ到達時刻算出部と、
    前記物理量センサが前記サンプリング周期毎に計測した各時刻の物理量をグラフで表示し、前記グラフの時間軸上に前記特異点検出時刻を示す第１マーカおよび前記センサ到達時刻を示す第２マーカを表示する表示部と、
    を備え、
    前記製造ラインは、
    前記特異点検出センサの下流に設置され、設置位置における前記長尺材を撮影するカメラをさらに有し、
    前記データ収集装置は、
    前記カメラが前記サンプリング周期毎に撮影した各時刻の画像データを記憶する画像データ記憶部と、
    前記特異点検出時刻以後における前記サンプリング周期毎の平均搬送速度に前記サンプリング周期を乗算した値を積算した積算距離が、前記特異点検出センサから前記カメラまでのセンサ間距離以上となるときのサンプリング周期累計時間を算出し、前記特異点検出時刻に前記サンプリング周期累計時間を加算して前記特異点が前記カメラに到達したカメラ到達時刻を算出するカメラ到達時刻算出部と、をさらに備え、
    前記表示部は、前記グラフと共に、前記カメラ到達時刻に撮影された前記長尺材の画像データを表示し、前記グラフの時間軸上に前記カメラ到達時刻を示す第３マーカをさらに表示し、
    前記グラフは、少なくとも前記特異点が、前記特異点検出センサを通過する前から前記物理量センサおよび前記カメラのうち最も下流に設置されたセンサを通過するまでの期間について、前記物理量センサにより計測された各時刻の物理量を表示すること、
    を特徴とするデータ収集装置。
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