JP7358248B2

JP7358248B2 - 流体プラントの異常診断装置

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Publication number: JP7358248B2
Application number: JP2020002568A
Authority: JP
Inventors: 悠治三浦
Original assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Current assignee: Toshiba Mitsubishi Electric Industrial Systems Corp
Priority date: 2020-01-10
Filing date: 2020-01-10
Publication date: 2023-10-10
Anticipated expiration: 2040-01-10
Also published as: JP2021111118A

Description

本発明は、流体プラントの異常診断装置に関する。

従来から、プラントの異常診断装置が知られている。たとえば、特許文献１に記載の異常診断装置は、設備を正常動作させることによって、正常な動作パターンを正常動作パターン記憶手段に格納し、その後、設備を実運転して正常動作パターン記憶手段に格納した正常な動作パターンと、実動作パターン記憶手段に一時的に格納されている現在の動作パターンとを照合する。設備の現在の動作パターンと正常な動作パターンとの間に許容範囲を超えるずれが生じると、そのずれを生じた機器が異常であると判定する。

特開平５－１８９２０６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の異常診断装置における動作パターンは、スイッチがオンまたはオフであるかを表わすものである。このような動作パターンだけでは、流体プラントの高精度な診断ができない。

それゆえに、本発明の目的は、流体プラントの異常を高精度に判定することができる異常診断装置を提供することである。

本発明の異常診断装置は、流体プラントの工程の各フェーズの正常時の動作パターンを記憶部に登録するパターン登録部と、流体プラントの操業時の工程の各フェーズの動作パターンと、記憶部に記憶されているフェーズの正常時の動作パターンとを比較することによって、流体プラントの異常の有無を判定する判定部とを備える。動作パターンは、時間と関連付けられたアナログ量の計測値の情報を含む。

本発明によれば、流体プラントの異常を高精度に判定することができる。

実施の形態１の流体プラントシステムの構成を表わす図である。実施の形態１の異常診断装置１０の構成を表わす図である。実施の形態１の工程テーブルの例を表わす図である。実施の形態１の正常パターンテーブルの例を表わす図である。正常パターン登録部１４による正常時の動作パターンの登録手順を表わすフローチャートである。異常判定部１６による異常判定の手順を表わすフローチャートである。実施の形態１における正常時の動作パターン登録時のタイミングチャートである。実施の形態１における流体プラントの各フェーズに対する異常を判定する基準の例を表わす図である。実施の形態１の流体プラントの操業時における各フェーズについての計測信号、継続時間、および異常判定の結果に、異常なしの例を表わすタイミングチャートである。実施の形態１の流体プラントの操業時における各フェーズについての計測信号、継続時間、および異常判定の結果に、異常ありの例を表わすタイミングチャートである。実施の形態２の流体プラントシステムの構成を表わす図である。実施の形態２の正常パターンテーブルの例を表わす図である。実施の形態２における流体プラントの各フェーズに対する異常を判定する基準の例を表わす図である。実施の形態３の流体プラントシステムの構成を表わす図である。実施の形態３における正常時の動作パターン登録時のタイミングチャートである。実施の形態３の正常パターンテーブルの例を表わす図である。実施の形態３における流体プラントの各フェーズに対する異常を判定する基準の例を表わす図である。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の流体プラントシステムの構成を表わす図である。

流体プラントシステムは、流体プラントと、機器動作入力部１と、工程テーブル記憶部３と、工程制御回路２と、異常診断装置１０とを備える。流体には、液体、ガス、粉体などが含まれる。尚、実施の形態では流体を液体と称する場合がある。

図１の示す流体プラントは、第１タンクＴＡ１と、第２タンクＴＡ２とを備える。第１タンクＴＡ１の入口には、第１電動バルブＥＶ１が配置されている。第１電動バルブＥＶ１が開くと、外部からの流体が第１タンクＴＡ１へ流入する。第１電動バルブＥＶ１は、工程制御回路２からの第１電動バルブ開閉指令により開閉操作される。

第１タンクＴＡ１の出口と、第２タンクＴＡ２の入口との間には、第２電動バルブＥＶ２と、ポンプＰＭと、第３電動バルブＥＶ３とが配置されている。第２電動バルブＥＶ２と、第３電動バルブＥＶ３とが開き、ポンプＰＭが動作すると、第１タンクＴＡ１内の流体が流出して、第２タンクＴＡ２へ流入する。第２電動バルブＥＶ２は、工程制御回路２からの第２電動バルブ開閉指令により開閉操作される。第３電動バルブＥＶ３は、工程制御回路２からの第３電動バルブ開閉指令により開閉操作される。ポンプＰＭは、工程制御回路２からのポンプ動作／停止指令により運転や停止を行う。

第１タンクＴＡ１の排出口には、第１手動バルブＭＶ１が配置されている。第１手動バルブＭＶ１が開くと、第１タンクＴＡ１内の流体が外部へ排出される。第２タンクＴＡ２の排出口には、第２手動バルブＭＶ２が配置されている。第２手動バルブＭＶ２が開くと、第２タンクＴＡ２内の流体が外部へ排出される。

流量計ＦＳは、第１タンクＴＡ１と第２タンクＴＡ２との間に配管に流れる流体の流量を計測する。

図２は、実施の形態１の異常診断装置１０の構成を表わす図である。

異常診断装置１０は、ユーザ入力部１１と、登録トリガ部１３と、正常パターン登録部１４と、異常判定部１６と、正常パターンテーブル記憶部１５と、表示部１２とを備える。

ユーザ入力部１１は、ユーザからの操作を受け付ける。

機器動作入力部１は、流体プラントの複数の機器からのアンサーバック信号、状態信号、およびアナログ計測信号（ディジタル化されたアナログ計測信号を含む）を受ける。

図１に示す実施形態では、機器動作入力部１は、機器からのアンサーバック信号として、第１電動バルブＥＶ１から第１電動バルブアンサーバック信号、第２電動バルブＥＶ２から第２電動バルブアンサーバック信号、および第３電動バルブＥＶ３から第３電動バルブアンサーバック信号を受信する。

機器動作入力部１は、機器からの状態信号として、第１手動バルブＭＶ１から第１手動バルブ状態信号と、第２手動バルブＭＶ２から第２手動バルブ状態信号を受信する。さらに、機器動作入力部１は、機器からのアナログ計測信号として、流量計ＦＳから流量計測信号を受信する。機器動作入力部１で受信された前述の複数の機器からのアンサーバック信号、状態信号、およびアナログ計測信号は、異常診断装置１０に入力されるとともに、工程制御回路２に入力され、流体プラントの工程制御に使用される。

工程テーブル記憶部３は、工程の各フェーズについての制御を定めた工程テーブルを記憶する。

図３は、実施の形態１の工程テーブルの例を表わす図である。

工程テーブルは、工程名と、フェーズ名と、制御指令と、開始タイミングと、終了タイミングとを含む。

工程制御回路２は、工程テーブルに従って、工程の遂行を制御する。

登録トリガ部１３は、正常パターン登録部１４に、正常時の動作パターンの登録を指示する。

正常パターンテーブル記憶部１５は、工程の各フェーズについての正常時の動作パターンを定めた正常パターンテーブルを記憶する。

図４は、実施の形態１の正常パターンテーブルの例を表わす図である。

正常パターンテーブルは、工程名と、各フェーズ名と、各フェーズの継続時間、タイマＴｓの計時時間と、タイマＴｓの計時時間と関連付けられた計測信号を表わす情報とを含む。計測信号は、アンサーバック信号、状態信号およびアナログ計測信号である。アンサーバック信号は、制御指令に対する流体プラントの機器からの応答である。状態信号は制御指令によらない手動機器（例えば手動バルブ等）の状態信号（閉状態や開状態等）である。アナログ計測信号は、計測機器によって計測されたアナログ量（圧力、流量、液面高さなど）の時間経過とともに数値が変化する信号である。継続時間は、フェーズの開始から終了までの時間である。タイマＴｓの計時時間に関連付けられた計測信号を表わす情報と継続時間とによって、動作パターンが表される。タイマＴｓの計時時間とは、各フェーズの開始とともに計時開始される時間である。前述の計測信号を表わす情報（アンサーバック信号、状態信号およびアナログ計測信号）は、タイマＴｓの計時時間と関連付けられて適切な記録時間間隔ΔＴ毎に正常パターンテーブルに登録される。記録時間間隔ΔＴは、後述の図５のフローチャートにおいてステップＳ１０６を繰り返す周期である。

図４において、各電動バルブのアンサーバック信号は論理値Ｌがバルブの閉を、論理値Ｈがバルブの開を表わす。また、各手動バルブの状態信号は、論理値Ｌがバルブの閉を、論理値Ｈがバルブの開を表わす。正常パターンテーブルは、例えば図４に示すようにフェーズ単位にフェーズの経過時間を示すタイマＴｓの計時時刻と、それに関連付けられた計測信号とからなるマトリクステーブルと、各フェーズの継続時間を示す情報とを含む。

正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルに正常時の動作パターンを登録する。

異常判定部１６は、流体プラントの操業時の工程のフェーズの動作パターンと、正常パターンテーブルに登録されているフェーズの正常時の動作パターンとを比較することによって、流体プラントの異常の有無を判断する。異常判定部１６は、流体プラントが異常であると判断すると、アラームを出力するとともに、必要な処置をするための信号を出力する。ここで動作パターンとは各フェーズにおける時間と計測信号を表わす情報の関係を意味する。表示部１２は、異常判定部１６から出力されるアラームを表示する。

図５は、登録トリガ部１３および正常パターン登録部１４による正常時の動作パターンの登録手順を表わすフローチャートである。

ステップＳ１０１において、ユーザ入力部１１を通じて、ユーザによる正常パターンの登録指示が入力されると、処理がステップＳ１０２に進む。また、ステップＳ１０１においてユーザにより登録開始のフェーズ（登録開始フェーズ名あるいはフェーズ番号）、または登録終了のフェーズ（最終フェーズ名やフーズ番号）が指定されてもよい。

ステップＳ１０２において、登録トリガ部１３は、正常パターン登録部１４に正常時の動作パターンの登録を指示し、正常パターン登録部１４は、正常時の動作パターンの登録を開始する。

ステップＳ１０３において、正常パターン登録部１４が、工程制御回路２からステップＳ１０１において指定された登録開始フェーズの開始（例えばフェーズＡとする）の通知を受けた場合には、処理がステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４において、正常パターン登録部１４は、タイマＴｓをリセットし、計時をスタートさせる。そして、ステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６において、正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルのフェーズについての計測信号欄に当該フェーズ名情報と受信した計測信号を表わす情報とその時のタイマＴｓの時刻を関連付けて書き込み、ステップＳ１０７に進む。例えば、正常パターン登録部１４は、図４のようにタイマＴｓの計時時間と計測信号をテーブルに書き込む。

ステップＳ１０７において、正常パターン登録部１４が、工程制御回路２から次のフェーズ（例えばフェーズＢとする）の開始の通知を受けた場合、あるいはステップＳ１０１で指定された最終フェーズの終了通知時には、処理がステップＳ１０９に進む。そうでない場合は、ステップＳ１０６に戻る。

ステップＳ１０９において、正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルの当該フェーズについての継続時間欄にタイマＴｓの値を当該フェーズの継続時間として書き込む。そしてステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０において、ユーザ入力部１１を通じて、ユーザによる正常パターンの登録の終了指示が入力されたとき、あるいはステップＳ１０１で指定された最終フェーズの終了通知時には、処理が終了し、ユーザによる正常パターンの登録の終了指示が入力されないときには、処理がステップＳ１０４に戻る。

なお、上記のフローチャートでは、ユーザによる登録指示によって、登録トリガ部１３は、正常パターン登録部１４に正常時の動作パターンの登録を開始させたが、これに限定されるものではない。登録トリガ部１３は、予め定められたタイミングにおいて、正常時の動作パターンの登録を開始するものとしてもよい。予め定められたタイミングとは、試運転時、所定の時間間隔ごと、または所定の時刻などである。また、必要に応じてステップＳ１０６の前後にウエイトを設け、ステップＳ１０６において登録する計測信号を表わす情報の登録周期ΔＴをコントロールすることができる。登録周期ΔＴはフェーズ単位で変更してもよいし、工程単位で変更してもよい。あるいは、アナログ計測信号の変化量（微分値）に応じ、変化量が大きいときは登録周期ΔＴを短くし、変化量が小さいときは登録周期ΔＴを長くしてもよい。さらに、ステップＳ１０６の登録を計測信号に変化があったときのみとする等、正常パターンテーブルの記憶量の圧縮を図る手段を講じてもよい。

図６は、異常判定部１６による異常判定の手順を表わすフローチャートである。

ステップＳ２０１において、異常判定部１６が、工程制御回路２からある工程の第１番目のフェーズ（フェーズＡとする）の開始の通知を受けた場合には、処理がステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２において、異常判定部１６は、タイマＴ１と各計測信号毎の異常継続判定タイマをリセットし、タイマＴ１をスタートさせる。

ステップＳ２０３において、異常判定部１６は、正常パターンテーブルから、当該フェーズ（例えばフェーズＡ）についての正常時の動作パターン（時間と関連付けられた計測信号を表わす情報と継続時間）を読出す。

次に、ステップＳ２０４において、異常判定部１６は、正常パターンテーブルから、当該フェーズ（例えばフェーズＡ）についての各計測信号毎の異常判定の基準についての情報を読み出す。たとえば、異常判定の基準とは、アンサーバック信号または状態信号等の論理信号であれば、単純に相違状態の継続時間（異常継続設定時間）である。例えば、異常判定の基準とは、アナログ値であれば相違状態を判断するための正常時の値と計測信号の差分に対する判定基準値、およびその相違状態の継続時間の異常継続設定時間である。あるいは、異常判定の基準とは、フェーズ継続時間であれば、正常パターンとして登録された当該フェーズのフェーズ継続時間との許容誤差時間である。異常判定の基準は例えば後述する図８に示す例のようなテーブルである。

ステップＳ２０５からステップＳ２２３は計測信号毎に行なわれるステップである。

ステップＳ２０５において、異常判定部１６は、計測信号毎に読み出した計測信号と、その時のタイマＴ１に相当する、正常時のパターンテーブルの同一時刻の計測信号とを比較する。例えば計測信号が論理信号の場合は、異常判定部１６は、同じ計測信号について、現状のタイマＴ１の値と当該フェーズの正常時のパターンテーブルのＴｓ値と同じ場合の計測信号の論理値と、現在の計測信号との排他的論理和を演算する。異常判定部１６は、論理値がＨであれば相違と判断する。例えば計測信号がアナログ信号の場合は、異常判定部１６は、同様に、現状のタイマＴ１の同じ時間のＴｓ値の正常時のパターンテーブルの値と、現在の計測値との差分の絶対値が、判定基準値を超えた場合は相違と判断する。

ステップＳ２１０において、異常判定部１６は、計測信号毎に判断する。相違ありと判断した場合は処理がステップＳ２１１に進み、相違なしと判断した場合は処理がステップＳ２２０に進む。

ステップＳ２１１において、相違ありと判定された計測信号に相当する異常継続判定タイマは計時をスタートしていない場合は、計時をスタートし、計時が既に開始されている場合は計時を継続する。そして、次にステップＳ２２３に進む。

ステップＳ２２０において、相違なしと判定された計測信号に相当する異常継続判定タイマをリセットし、計時を停止する。そして、次にステップＳ２２３に進む。

ステップＳ２２３において、各計測信号に相当する異常継続判定タイマが、それぞれの計測信号に対する異常判定基準の異常継続設定時間以内か否かを判定する。異常継続設定時間以内の場合は、ステップＳ２２５に進み、異常継続設定時間を超える場合はステップＳ２６０へ進む。

ステップＳ２２５において、フェーズ継続時間タイマＴ１が、正常時のパターンテーブルから読み出した当該フェーズの継続時間と、正常時のパターンテーブルから読み出した当該フェーズの許容誤差時間の和時間以内か判定する。タイマＴ１が和時間以内の場合は、ステップＳ２３０に進み、和時間を超える場合はステップＳ２６０へ進む。

ステップＳ２３０において、最終フェーズの終了通知を受信したか判定する。最終フェーズの終了通知を受信した場合は、ステップ２５０へ進む。最終フェーズの終了通知を受信していない場合は、ステップ２３５へ進む。

ステップＳ２３５において、次フェーズの開始通知を受信したか判定する。次フェーズの開始通知を受信した場合は、ステップ２４０へ進む。次フェーズの受信通知を受信していない場合は、同一フェーズ期間内と判断し、現状のフェーズを継続するため、ステップ２０５へ戻り、診断を継続する。

ステップＳ２４０において、フェーズ継続時間タイマＴ１が、正常時のパターンテーブルから読み出した当該フェーズの継続時間との差が、許容誤差時間以内か判定する。差が許容誤差時間以内の場合は、ステップＳ２４５へ進み、前記差が、許容誤差時間を超える場合はステップＳ２６０へ進む。

ステップＳ２４５において、当該フェーズ（例えばフェーズＡ）は正常に終了したと判断し、ステップＳ２０２に戻り、次フェーズ（例えばフェーズＢ）の診断を開始する。

ステップＳ２５０において、フェーズ継続時間タイマＴ１が、正常時のパターンテーブルから読み出した最終フェーズの継続時間との差が、許容誤差時間以内か判定する。差が許容誤差時間以内の場合は、ステップＳ２５５へ進み、差が許容誤差時間を超える場合はステップＳ２６０へ進む。

ステップＳ２５５において、最終フェーズは正常に終了したと判断し、よって、本工程は正常に終了したと判断して終了する。

ステップＳ２６０において、当該フェーズには異常が発生したと判断し、ステップ２６５に進む。

ステップＳ２６５において、必要な異常処置を行い、終了する。必要な異常処理とは、ポンプＰＭの停止、第２電動バルブＥＶ２の閉鎖、第３電動バルブＥＶ３の閉鎖、運転操作員への表示、音、音声による警報通知処理、上位監視制御装置への警報通知処理などである。

なお、ステップＳ２６５において、異常の種類によっては、警報通知処理のみ実施し、ものステップに戻る様にしてもよい。

また、ステップＳ２０５の比較において、現状のタイマＴ１の値と当該フェーズの正常時のパターンテーブルのＴｓ値が必ずしも一致するとは限らない。その場合は現状のタイマＴ１の値に最も近いＴｓに関連つけられた計測信号を表わす情報と比較してもよい。アナログ計測信号の場合は、タイマＴ１より小さく最も近いＴｓに関連つけられた計測信号とタイマＴ１より大きく最も近いＴｓに関連つけられた計測信号とから、補間してタイマＴ１と同じ時刻のアナログ計測信号を推定し、比較してもよい。
（正常時の運転パターンの登録の例）
図７は、実施の形態１における正常時の動作パターン登録時のタイミングチャートである。図７の（イ）は各フェーズの継続期間を表わす、期間Ｔａは流路生成フェーズの期間である。期間Ｔｂは移し替え（１）フェーズの期間である。期間Ｔｃは移し替え（２）フェーズの期間である。期間Ｔｃは停止フェーズの期間である。図７の（ロ）、（ハ）、（二）はそれぞれ第１電動バルブ開閉指令、第２電動バルブ開閉指令、第３電動バルブ開閉指令を表わす。図７の（ホ）ポンプ動作／停止指令を表わす。図７の（へ）、（ト）、（チ）はそれぞれ第１電動バルブアンサーバック信号、第２電動バルブアンサーバック信号、第３電動バルブアンサーバック信号を表わす。図７の（リ）、（ヌ）はそれぞれ第１手動バルブ状態信号、第２手動バルブ状態信号を表わす。図７の（ル）流量計ＦＳの出力である流量計測信号を表わす。

図７において各電動バルブの開閉指令およびアンサーバック信号の論理値Ｌがバルブの閉を表わし、論理値Ｈがバルブの開を表わし、ポンプ動作／停止指令は論理値Ｌがポンプの停止を表わし、論理値Ｈがポンプの動作を表わす。各手動バルブの状態信号の論理値Ｌがバルブの閉を表わし、論理値Ｈがバルブの開を表わす。

図３、図４、図５、図７を参照して、正常時の動作パターンの登録の例を説明する。ここでは、液体を第１タンクＴＡ１から第２タンクＴＡ２に移送する第Ｘ工程で説明する。第Ｘ工程は第１番目のフェーズとして流路生成フェーズ、第２番目のフェーズとして移し替え（１）フェーズ、第３番目のフェーズとして移し替え（２）フェーズ、第４番目のフェーズとして停止フェーズの４フェーズから構成されるとする。なお、厳密には実際の時間と正常パターンに登録するタイミングは登録周期ΔＴのずれが生じることがあるが、以降の動作パターンの登録説明では、説明の単純化のため、登録周期ΔＴは実現象の経過時間に比べて十分短いとして、無視しうるものとして、同一として説明することがある。

ユーザによる登録指示があると（Ｓ１０１のＹＥＳ）、正常パターン登録部１４は、正常パターンの登録を開始する（Ｓ１０２）。時刻ｔ０において、工程制御回路２は、前工程の終了から所定時間経過後に第Ｘ工程の流路生成フェーズを開始すると、工程制御回路２は、正常パターン登録部１４に第Ｘ工程の流路生成フェーズの開始を通知する。正常パターン登録部１４は、第Ｘ工程の流路生成フェーズの開始の通知を受けて（Ｓ１０３）、タイマＴｓをリセットし計時をスタートさせる（Ｓ１０４）。

工程制御回路２は、時刻ｔ０において、全ての指令値を閉または停止（論理値Ｌ）とする。また、すべてのアンサーバック信号も閉（論理値Ｌ）であり、すべての状態信号も閉（論理値Ｌ）である。また、流量計測信号も０である。したがって、正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルの流路生成フェーズについての計測信号欄に、タイマＴｓの計時時刻であるタイマ時刻Ｔｓと関連付けて、第１電動バルブアンサーバック信号と、第２電動バルブアンサーバック信号と、第３電動バルブアンサーバック信号と、第１手動バルブ状態信号と、第２手動バルブ状態信号を表わす情報として論理値Ｌを登録し（Ｓ１０６）、流量が０なので、流量計測信号を表わす情報として０を登録する（Ｓ１０６）。

時刻ｔ１に至るまでは、状態は同一であるので、正常パターン登録部１４は、ステップＳ１０６を処理する毎に正常パターンテーブルの流路生成フェーズについての計測信号欄に、タイマ時刻Ｔｓが登録周期ΔＴ加算され、それに関連付けて第１電動バルブアンサーバック信号と、第２電動バルブアンサーバック信号と、第３電動バルブアンサーバック信号と、第１手動バルブ状態信号と、第２手動バルブ状態信号を表わす情報として論理値Ｌを登録し、流量計測信号を表わす情報として０を登録する。

尚、第１電動バルブアンサーバック信号、第１手動バルブ状態信号、第２手動バルブ状態信号については正常時の運転パターンの登録の例の説明では、論理値Ｌが継続して登録されるので説明は省略する。

時刻ｔ１において、工程制御回路２は、第２電動バルブ開閉指令および第３電動バルブ開閉指令の開（論理値Ｈ）を出力する。しかし、第２電動バルブＥＶ２および第３電動バルブＥＶ３の動作遅延時間により、そのアンサーバック信号は論理値Ｌを継続する。したがって、正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルの流路生成フェーズについての計測信号欄に、タイマ時刻Ｔｓがｔ１の時に、それに関連付けて、第２電動バルブアンサーバック信号と、第３電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｌを登録し（Ｓ１０６）、流量計測信号を表わす情報として０を登録する（Ｓ１０６）。時刻ｔ２に至るまでは同様である。ただし、タイマＴｓの値は計時され増加する。

時刻ｔ２において、第２電動バルブＥＶ２は開となり、第２電動バルブアンサーバック信号は論理値Ｈとなる。したがって、正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルの流路生成フェーズについての計測信号欄に、タイマ時刻Ｔｓがｔ２の時に、それに関連付けて、第２電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｈを登録し、第３電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｌを登録し（Ｓ１０６）、流量計測信号を表わす情報として０を登録する（Ｓ１０６）。次のフェーズの開始信号が来ない場合（Ｓ１０７のＮＯ）これを繰り返す。時刻ｔ３に至るまでは同様である。

時刻ｔ３において、第３電動バルブＥＶ３は開となり、第３電動バルブアンサーバック信号は論理値Ｈとなる。したがって、正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルの流路生成フェーズについての計測信号欄に、タイマ時刻Ｔｓがｔ３の時に、それに関連付けて、第２電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｈを登録し、第３電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｈを登録し（Ｓ１０６）、流量計測信号を表わす情報として０を登録する（Ｓ１０６）。さらに、時刻ｔ３において、工程制御回路２は、第２電動バルブアンサーバック信号と第３電動バルブアンサーバック信号の両者の論理値がＨとなるので、流路生成フェーズを終了し、異常診断装置１０に流路生成フェーズの終了と、次フェーズである移し替えフェーズ（１）の開始とを通知する。正常パターン登録部１４は、流路生成フェーズの終了の通知を受けて（Ｓ１０７のＹＥＳ）、その時のタイマＴｓの計時時刻（ｔ３－ｔ０）を流路生成フェーズの継続時間Ｔａとして登録する（Ｓ１０９）。

正常パターン登録部１４は、ステップＳ１０９の後、ステップＳ１１０において登録終了指示がないので、ステップＳ０１４において次フェーズの移し替え（１）フェーズの開始として、タイマＴｓをリセットし、計時をスタートさせる。さらに、ステップＳ１０６において、正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルの移し替え（１）フェーズについての計測信号欄に、その時点のタイマ時刻Ｔｓの値（この時点ではタイマＴｓはリセットされたので０）と、それに関連付けて、第２電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｈを登録し、第３電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｈを登録し、流量計測信号を表わす情報として０（この時刻の流量は０とする。）を登録する。なお、この時点の時刻はｔ３＋ΔＴとなっている。時刻ｔ４に至るまでは同様である。ただし、タイマＴｓの値は計時され増加する。

時刻ｔ４において、工程制御回路２は、ポンプ動作／停止指令の動作（論理値Ｈ）を出力する。しかし、ポンプＰＭの動作遅延時間により、その時刻の流量は０である。したがって正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルの流路生成フェーズについての計測信号欄に、その時点のタイマ時刻Ｔｓの値（ｔ４－ｔ３）と、それに関連付けて、第２電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｈを登録し、第３電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｈを登録し、流量計測信号を表わす情報として０（この時刻の流量は０とする。）を登録する（Ｓ１０６）。

時刻ｔ４以降は、ポンプＰＭの動作によって、配管に液体が流れ始め、流量計ＦＳの計測値は徐々に増加する。ステップＳ１０６において処理を行う時は、時刻ｔ４以降は時刻ｔ５に至るまでは、正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルの流路生成フェーズについての計測信号欄に、その時点のタイマ時刻Ｔｓの値と、それに関連付けて、第２電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｈを登録し、第３電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｈを登録し、流量計測信号を表わす情報としてＶ１（ｔ）（この時刻をｔとし、その時点の流量計ＦＳの値をＶ１（ｔ）とする。）を登録する。以降時刻ｔ５に至るまで同様である。

時刻ｔ５において、配管を流れる液体の流量すなわち流量計ＦＳの計測値Ｖ１（ｔ）が閾値Ｖｔｈ１以上となったとする。工程制御回路２は、流量Ｖ１（ｔ）が閾値Ｖｔｈ１以上となると、移し替え（１）フェーズを終了し、移し替え（２）フェーズを開始する。そして、工程制御回路２は、正常パターン登録部１４に移し替え（１）フェーズを終了と、移し替え（２）フェーズの開始を通知する。正常パターン登録部１４は、移し替え（１）フェーズの終了の通知を受けて（Ｓ１０７）、その時のタイマＴｓの計時時刻（ｔ５－ｔ３）を移し替え（１）フェーズの継続時間Ｔｂとして登録する（Ｓ１０９）。

正常パターン登録部１４は、ステップＳ１０９の後、ステップＳ１１０において登録終了指示がないので、ステップＳ０１４において次フェーズの移し替え（２）フェーズの開始として、タイマＴｓをリセットし、計時をスタートさせる。さらに、ステップＳ１０６において、正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルの移し替え（２）フェーズについての計測信号欄に、その時点のタイマ時刻Ｔｓの値（この時点ではタイマＴｓはリセットされたので０）と、それに関連付けて、第２電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｈを登録し、第３電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｈを登録し、流量計測信号を表わす情報として流量計測信号を表わす情報としてＶ１（ｔ５＋ΔＴ）（この時刻をｔ５＋ΔＴとし、その時点の流量計ＦＳの値をＶ１（ｔ５＋ΔＴ）とする。）を登録する。以降時刻ｔ６に至るまで同様である。

工程制御回路２は、移し替え（２）フェーズの開始から所定時間経過後である時刻ｔ６において、移し替え（２）フェーズを終了する。工程制御回路２は、停止フェーズを開始し、正常パターン登録部１４に移し替え（１）フェーズの終了と、停止フェーズの開始とを通知する。正常パターン登録部１４は、移し替え（１）フェーズの終了の通知を受けて（Ｓ１０７）、その時のタイマＴｓの計時時刻（ｔ６－ｔ５）を移し替え（２）フェーズの継続時間Ｔｃとして登録する（Ｓ１０９）。

正常パターン登録部１４は、ステップＳ１０９の後、ステップＳ１１０において登録終了指示がないので、ステップＳ０１４において次フェーズの停止フェーズの開始として、タイマＴｓをリセットし、タイマＴｓの計時をスタートさせる。さらに、ステップＳ１０６において、正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルの停止フェーズについての計測信号欄に、その時点のタイマ時刻Ｔｓの値（この時点ではタイマＴｓはリセットされたので０）と、それに関連付けて、第２電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｈを登録し、第３電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｈを登録し、流量計測信号を表わす情報としてＶ１（ｔ６＋ΔＴ）（この時刻をｔ６＋ΔＴとし、その時点の流量計ＦＳの値をＶ１（ｔ６＋ΔＴ）とする。）を登録する。以降時刻ｔ７に至るまで同様である。

工程制御回路２は、停止フェーズが開始されると、ポンプ動作／停止指令の停止（論理値Ｌ）を出力する。ポンプＰＭはポンプ動作／停止指令の停止を受信するとポンプＰＭの動作を停止する。ポンプＰＭの動作が停止すると、配管内の流量が減少し、それに従い流量計ＦＳの計測値も徐々に減少する。

工程制御回路２は、時刻ｔ７において、第２電動バルブ開閉指令および第３電動バルブ開閉指令の閉（論理値Ｌ）を出力する。しかし、第２電動バルブＥＶ２および第３電動バルブＥＶ３の動作遅延時間により、そのアンサーバック信号は論理値Ｈを継続する。したがって、正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルの流路生成フェーズについての計測信号欄に、タイマ時刻Ｔｓが（ｔ７-ｔ６）の時に、それに関連付けて、第２電動バルブアンサーバック信号と、第３電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｈを登録し（Ｓ１０６）、流量計測信号を表わす情報としてＶ１（ｔ７）（この時刻をｔ７とし、その時点の流量計ＦＳの値をＶ１（ｔ７）とする。）を登録する。時刻ｔ８に至るまでは同様である。ただし、タイマＴｓの値は計時され増加する。また、流量計測信号も随時更新された値が登録される。

時刻ｔ８において、第２電動バルブＥＶ２は閉となり、第２電動バルブアンサーバック信号は論理値Ｌとなる。したがって、正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルの停止フェーズについての計測信号欄に、タイマ時刻Ｔｓがｔ８－ｔ６の値を登録し、さらに、それに関連付けて、第２電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｌを登録し、第３電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｈを登録し（Ｓ１０６）、この時点では流量は０となっているので、流量計測信号を表わす情報として０を登録する（Ｓ１０６）。時刻ｔ９に至るまでは同様である。ただし、タイマＴｓの値は計時され増加する。

時刻ｔ９において、第３電動バルブＥＶ３は閉となり、第３電動バルブアンサーバック信号は論理値Ｌとなる。したがって、正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルの停止フェーズについての計測信号欄に、タイマ時刻Ｔｓがｔ９－ｔ６の値を登録し、さらに、それに関連付けて、第２電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｌを登録し、第３電動バルブアンサーバック信号を表わす情報として論理値Ｈを登録し（Ｓ１０６）、流量計測信号を表わす情報として０を登録する（Ｓ１０６）。

工程制御回路２は、時刻ｔ９において、第３電動バルブアンサーバック信号の論理値Ｌを受信すると、第２電動バルブアンサーバック信号と第３電動バルブアンサーバック信号の両者の論理値がＬとなるので、停止フェーズを終了し、異常診断装置１０に停止フェーズの終了を通知する。正常パターン登録部１４は、停止フェーズの終了の通知を受けて（Ｓ１０７）、その時のタイマＴｓの計時時刻（ｔ９－ｔ６）を停止フェーズの継続時間欄に停止フェーズの継続時間Ｔｄとして登録する（Ｓ１０９）。

正常パターン登録部１４は、ステップＳ１０９の後、ステップＳ１１０において停止フェーズの終了はステップＳ１０１で指定された最終フェーズの終了通知時と判断し、処理が終了し、登録終了とする。

以上に述べた手順により、図７に示す正常時の動作パターンに対し、正常パターン登録部１４は、図４に示す様に、フェーズ毎にタイマＴｓの時刻に関連付けられた計測信号を示す情報と各フェーズの継続時間を含む正常運転パターンを登録する。

（流体プラントの操業時の異常診断の例）
図８は第１の実施形態における、各フェーズに対する異常を判定する基準を示した図の一例である。流路生成フェーズにおける異常を判定する基準として、第１電動バルブアンサーバック信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂ１１、第２電動バルブアンサーバック信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂ２１、第３電動バルブアンサーバック信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂ３１、第１手動バルブ状態信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂ４１、第２手動バルブ状態信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂ５１、流量計測信号の差分に対する判定基準Ｑ１、流量計測信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂ６１、流量計測信号の変化率の差分に対する判定基準ＤＱ１、流量計測信号の変化率の差分異常に対する異常継続許容設定時間Ｔｄ６１およびフェーズの継続時間の許容誤差設定時間ΔＴａが設定される。移し替え（１）フェーズ、移し替え（２）フェーズおよび停止フェーズについても同様に設定される。

図９は、実施の形態１における流体プラントの操業時における各フェーズについての計測信号と相違判定結果の一例を表わす図である。図９では第１電動バルブアンサーバック信号、第１手動バルブ状態信号、第２手動バルブ状態信号が省略されている。図９の（ト）（チ）（ル）の太線は読み出した計測信号であり、図７の同じ符号と対応する。すなわち図９の（ト）（チ）（ル）の細線が正常運転時のパターン（図７に相当）である。図９の（ヲ）の太線は読み出した流量計測信号値とパターンテーブルの流量計測信号値の差分の絶対値である。図９の（ヲ）の細線は、流量計測信号の差分に対する判定基準（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３、Ｑ４）を示す。図９の（ワ）は流量計測信号の正常パターンテーブルと読み出したアナログ値との相違の有無を表わし、論理値Ｌは相違なしを表わし、論理値Ｈは相違ありを表わす。図９の（カ）は第２電動バルブアンサーバック信号の正常パターンテーブルと読み出した論理値との相違の有無を表わし、論理値Ｌは相違なしを表わし、論理値Ｈは相違ありを表わす。図９の（ヨ）は第３電動バルブアンサーバック信号の正常パターンテーブルと読み出した論理値との相違の有無を表わし、論理値Ｌは相違なしを表わし、論理値Ｈは相違ありを表わす。

図３、図４、図８、図９を参照して、流体プラントの操業時の異常診断の例を説明する。尚、図９では第１電動バルブアンサーバック信号の相違判定、第１手動バルブ状態信号の相違判定、第２手動バルブ状態信号の相違判定および流量計測信号の変化率の相違判定の記載は省略する。

工程制御回路２は、前工程の終了から所定時間経過後の時刻ｔ０において、第Ｘ工程の流路生成フェーズを開始し、異常判定部１６に第Ｘ工程の流路生成フェーズの開始を通知する。異常判定部１６は、第Ｘ工程の流路生成フェーズの開始の通知を受けて（Ｓ２０１のＹＥＳ）、タイマＴ１をリセットし、タイマをスタートさせる（Ｓ２０２）。また、異常判定部１６は、正常パターンテーブルから流路生成フェーズの運転パターンを読み出し（Ｓ２０３）、流路生成フェーズに対する異常を判定する基準を読み出す（Ｓ２０４）。そして、異常判定部１６は、計測信号毎に読み出した計測信号と正常時の運転パターンと比較する（Ｓ２０５）。

時刻ｔ２までは読み出した計測信号と正常時の運転パターンに相違はない（Ｓ２１０のＮＯ）。しかし、読み出した第２バルブアンサーバック信号は時刻ｔ２より後の時刻ｔ２′で論理値Ｌから論理値Ｈに変化する。また読み出した第２バルブアンサーバック信号は時刻ｔ３より後の時刻ｔ３′で論理値Ｌから論理値Ｈに変化する。よって、図９の（カ）に示す第２バルブアンサーバック信号相違信号は時刻ｔ２までは論理値Ｌであるが、時刻ｔ２から時刻ｔ２′までは、正常パターンテーブルと正常パターンテーブルと読み出した論理値との相違があるので、論理値Ｈとなっている（時刻ｔ２から時刻ｔ２′までは第２バルブアンサーバック信号についてはＳ２１０のＹＥＳ）。そして、時刻ｔ２′において論理値Ｈから論理値Ｌとなっている。同様に、図９の（ヨ）に示す第３バルブアンサーバック信号相違信号は時刻ｔ３までは論理値Ｌであるが、時刻ｔ３から時刻ｔ３′までは、相違があるので、論理値Ｈとなっている（時刻ｔ３から時刻ｔ３′までは第３バルブアンサーバック信号についてはＳ２１０のＹＥＳ）。

時刻ｔ２から時刻ｔ２′までは第２バルブアンサーバック信号の異常継続判定タイマの計時を計測する（Ｓ２１１）。このタイマの計時値をＴａｎ２１とすると、計時値Ｔａｎ２１が図８に示された、流路生成フェーズにおける、第２電動バルブアンサーバック信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂ２１を超えない場合（Ｓ２２３のＹＥＳ）は、流路生成フェーズは異常とは判定されない。

時刻ｔ３から時刻ｔ３′までは第３バルブアンサーバック信号の異常継続判定タイマの計時を計測する（Ｓ２１１）。このタイマの計時値をＴａｎ３１とすると、計時値Ｔａｎ３１が図８に示された、流路生成フェーズにおける、第３電動バルブアンサーバック信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂ３１を超えない場合（Ｓ２２３のＹＥＳ）は、流路生成フェーズは異常とは判定されない。

時刻ｔ３′において、流路生成フェーズは終了するが、この時点のタイマＴ１の値Ｔａ′と正常パターンテーブルに登録された流路生成フェーズの継続時間Ｔａと差が、フェーズの継続時間の許容誤差設定時間ΔＴａを超えない場合（Ｓ２４０においてＹＥＳ）は、流路生成フェーズは正常と判定される（Ｓ２４５）。

時刻ｔ３′以降、移し替え（１）フェーズが始まり、配管に液体が流れ始めるが、図９の（ル)に示すように、正常パターンテーブルに登録された流量計測信号値と読み出した流量計測信号値に相違がある場合でも、その差分の絶対値が、図８に示される移し替え（１）フェーズにおける流量計測信号の差分に対する判定基準Ｑ２を超えない場合は、図９の(ワ)に示すように流量計測信号相違信号は論理値Ｌを継続する。

時刻ｔ５′に読み出した流量計測信号の計測値Ｖ１（ｔ）が閾値Ｖｔｈ１以上となったとする。時刻ｔ５′において、移し替え（１）フェーズは終了するが、この時点のタイマＴ１の値Ｔｂ′と正常パターンテーブルに登録された移し替え（１）フェーズの継続時間Ｔｂと差が、フェーズの継続時間の許容誤差設定時間ΔＴｂを超えない場合（図６のＳ２４０においてＹＥＳ）は、移し替え（１）フェーズは正常と判定される（Ｓ２４５）。

時刻ｔ５′から流路生成フェーズが開始される。図９の（ル)に示すように、正常パターンテーブルに登録された流量計測信号値と読み出した流量計測信号値に相違があり、時刻ｔ５１から時刻ｔ５２までの間、その差分の絶対値が、図８に示される移し替え（２）フェーズにおける流量計測信号の差分に対する判定基準Ｑ３を超えた場合は、図９の(ワ)に示すように流量計測信号相違信号は論理値Ｈとなる（流量計測信号についてはＳ２１０のＹＳＥ）。よって、時刻ｔ５１から時刻ｔ５２までは流量計測信号の異常継続判定タイマの計時を計測する（Ｓ２１１）。しかし、流量計測信号の異常継続判定タイマの値が時刻ｔ５２において、移し替え（２）フェーズにおける流量計測信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂ６３を超えない場合（Ｓ２２３のＹＥＳ）は、移し替え（２）フェーズは異常とは判定されない。

時刻ｔ６′において移し替え（２）フェーズは終了するが、この時点のタイマＴ１の値Ｔｃ′と正常パターンテーブルに登録された移し替え（２）フェーズの継続時間Ｔｃと差が、フェーズの継続時間の許容誤差設定時間ΔＴｃを超えない場合（図６のＳ２４０においてＹＥＳ）は、移し替え（２）フェーズは正常と判定される（Ｓ２４５）。

時刻ｔ６′から停止フェーズが開始される。移し替え（１）フェーズ同様に、図９の（ル)に示すように、正常パターンテーブルに登録された流量計測信号値と読み出した流量計測信号値に相違がある場合でも、その差分の絶対値が、図８に示される停止フェーズにおける流量計測信号の差分に対する判定基準Ｑ４を超えない場合は、図９の(ワ)に示すように流量計測信号相違信号は論理値Ｌである。

また、時刻ｔ８から時刻ｔ８′までは第２バルブアンサーバック信号に正常パターンテーブルと読み出した計測信号に相違があるので、図９の(カ)に示すように第２バルブアンサーバック信号相違信号が論理値Ｈとなり、異常継続判定タイマの計時を計測するが、その計時値が、停止フェーズにおける第２電動バルブアンサーバック信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂ２４を超えない場合は、停止フェーズは異常とは判定されない。時刻ｔ９から時刻ｔ９′までの第３バルブアンサーバック信号も同様である。

時刻ｔ９′において停止フェーズは終了するが、この時点のタイマＴ１の値Ｔｄ′と正常パターンテーブルに登録された停止フェーズの継続時間Ｔｄと差が、フェーズの継続時間の許容誤差設定時間ΔＴｄを超えない場合（図６のＳ２５０においてＹＥＳ）は、停止フェーズは正常と判定される（Ｓ２４５）。

図１０は、実施の形態１における流体プラントの操業時における各フェーズについての計測信号と相違判定結果の例を表わす図であり、移し替えフェーズ（２）が異常と判定される例を示す。図１０において図９と同じ符号で示す信号は同じ信号に対応する。

図１０の時刻ｔ５３までは図９の時刻ｔ５１までと同様であるので説明を省略する。図９では、時刻５２以降で正常パターンテーブルに登録された流量計測信号値と読み出した流量計測信号値の差分の絶対値が、移し替え（２）フェーズにおける流量計測信号の差分に対する判定基準Ｑ３以下となっている。これに対して、図１０では、正常パターンテーブルに登録された流量計測信号値と読み出した流量計測信号値の差分の絶対値が、移し替え（２）フェーズにおける流量計測信号の差分に対する判定基準Ｑ３を超えた状態が継続した場合である。

時刻ｔ５３以降は、正常パターンテーブルに登録された流量計測信号値と読み出した流量計測信号値の差分の絶対値が、移し替え（２）フェーズにおける流量計測信号の差分に対する判定基準Ｑ３を超えているので（Ｓ２１０のＹＥＳ）、流量計測信号の異常判定タイマの計時を行う（Ｓ２１１）。前述の差分が判定基準Ｑ３を超えている状態が継続し、時刻ｔ５４において、流量計測信号の異常判定タイマの計時値Ｔａｎ６３が、移し替え（２）フェーズにおける流量計測信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂ６３を超えると（Ｓ２２３のＮＯ）、移し替え（２）フェーズは異常と判定され（Ｓ２６０）、異常判定部１６は異常対応処置を行う（Ｓ２６５）。

上述では、アナログ値である流量計測信号の相違について述べたが、アンサーバック信号についても同様である。さらに、本実施の形態においては、手動操作機器である第１手動バルブ状態信号および第２手動バルブ状態信号も正常パターンテーブルに登録されている。図４の例では第Ｘ工程においてすべて論理値Ｌで登録されている。よって、第Ｘ工程の操業時に、運転操作員あるいはその他の人間が、第１手動バルブ状態信号または第２手動バルブを誤って開状態に操作すると、その状態信号は論理値Ｈとなるので、図６のフローチャートのステップＳ２０５，Ｓ２０６において相違ありと判断される。したがって、その状態が、図８で設定された、第１手動バルブ状態信号の異常継続許容設定時間や第２手動バルブ状態信号の異常継続許容設定時間を超えた場合は、そのフェーズの異常を判定することができる。

以上の説明のように、実施の形態１によれば、流体プラントの異常を高精度に判定することができる異常診断装置を提供することができる。

尚、図８に示す各フェーズに対する異常を判定する基準は正常パターン登録時の信号から自動生成してもよい。さらに自動生成された基準を、運転操作員がマニュアルにおいて修正するようしてもよい。自動生成の方法としてはアナログ値に対しては測定値に対して一定の比率にする方法等がある。また、操業データを蓄積し、統計的処理を行って基準を作成してもよい。

（実施の形態２）
図１１は、実施の形態２の流体プラントシステムの構成を表わす図である。

この流体プラントシステムは、図１に示す実施の形態１の液体プラントに第１液面計ＬＳ１と、圧力計ＰＬと、第２液面計ＬＳ２とを追加したシステムである。

第１液面計ＬＳ１は、第１タンクＴＡ１の液面の高さ（以下、第１液面高さ）を計測する。

圧力計ＰＬは、第１タンクＴＡ１と第２タンクＴＡ２との間の配管に流れる流体の圧力を計測する。

第２液面計ＬＳ２は、第２タンクＴＡ２の液面の高さ（以下、第２液面高さ）を計測する。

（正常時の運転パターンの登録の例）
図１２は、実施の形態２の正常パターンテーブルの例を表わす図である。実施の形態１の正常パターンテーブルの例を表わす図である図４と、図１２との相違は計測信号をあらわす情報として、圧力計測信号、第１液面計測信号、第２液面計測信号が追加されている。

圧力計ＰＬは、計測した時刻ｔの圧力Ｐ１（ｔ）を表わすアナログ計測信号を出力する。正常パターン登録部１４は、機器動作入力部１を通じて、圧力Ｐ１（ｔ）を表わすアナログ計測信号を受ける。正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルの登録時に、各フェーズの計測信号欄に圧力Ｐ１（ｔ）を表わす情報を、その時のタイマＴｓの計時時間と関連付けて登録する。

第１液面計ＬＳ１は、計測した時刻ｔの第１液面高さＨＡ１（ｔ）を表わすアナログ計測信号を出力する。正常パターン登録部１４は、機器動作入力部１を通じて、第１液面高さＨＡ１（ｔ）を表わすアナログ計測信号を受ける。正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルの登録時に、各フェーズの計測信号欄に第１液面高さＨＡ１（ｔ）を表わす情報を、その時のタイマＴｓの計時時間と関連付けて登録する。

第２液面計ＬＳ２は、計測した時刻ｔの第２液面高さＨＢ１（ｔ）を表わすアナログ計測信号を出力する。正常パターン登録部１４は、機器動作入力部１を通じて、第２液面高さＨＢ１（ｔ）を表わすアナログ計測信号を受ける。正常パターン登録部１４は、正常パターンテーブルの登録時に、各フェーズの計測信号欄に第２液面高さＨＢ１（ｔ）を表わす情報を、その時のタイマＴｓの計時時間と関連付けて登録する。

尚、第１の実施形態では、移し替えフェーズ（１）の終了タイミングでもある移し替えフェーズ（２）の開始タイミングを、流量計測値Ｖ１（ｔ）が閾値Ｖ１（ｔ）を超えたタイミングとしていたが、第２の実施形態では、第１液面計ＬＳ１の計測値ＨＡ１（ｔ）が、閾値ＨｔｈＡ１以下となったことで、移し替えフェーズ（１）を終了し、移し替えフェーズ（２）を開始するタイミングとしてもよい。あるいは、第２液面計ＬＳ２の計測値ＨＢ１（ｔ）が、閾値ＨｔｈＢ１以上となったことで、移し替えフェーズ（１）の終了し、移し替えフェーズ（２）の開始するタイミングとしてもよい。

さらに、第１の実施形態では、移し替えフェーズ（２）の終了タイミングでもある停止フェーズの開始タイミングを、移し替えフェーズ開始から所定時間後のタイミングとしていた。これに対して、第２の実施形態では、第１液面計ＬＳ１の計測値ＨＡ１（ｔ）が、閾値ＨｔｈＡ２以下となったことで、移し替えフェーズ（２）を終了し、停止フェーズを開始するタイミングとしてもよい。あるいは、第２液面計ＬＳ２の計測値ＨＢ１（ｔ）が、閾値ＨｔｈＢ２以上となったことで、移し替えフェーズ（１）の終了し、移し替えフェーズ（２）の開始するタイミングとしてもよい。尚、ＨｔｈＡ１＞ＨｔｈＡ２、ＨｔｈＢ１＜ＨｔｈＢ２である。

（流体プラントの操業時の異常診断の例）
図１３は、第２の実施形態における、各フェーズに対する異常を判定する基準を示した図の一例である。実施の形態１の各フェーズに対する異常を判定する基準を示した図である図８と、図１３との相違は、以下である。

アナログ計測信号関連の判定基準として、圧力計測信号の差分に対する判定基準（ＰＬ１～ＰＬ４）、圧力計測信号の異常継続許容設定時間（Ｔａｂ７１～Ｔａｂ７４）、圧力計測信号の変化率の差分に対する判定基準（ＤＰＬ１～ＤＰＬ４）圧力計測信号の変化率の差分異常にする異常継続許容設定時間（Ｔｄ７１～Ｔｄ７４）、第１液面計測信号の差分に対する判定基準（ＨＡａ１１～ＨＡａ１４）、第１液面計測信号の異常継続許容設定時間（Ｔａｂ８１～Ｔａｂ８４）、第１液面計測信号の変化率の差分に対する判定基準（ＤＨａ１１～ＤＨａ１４）、第１液面計測信号の変化率の差分異常にする異常継続許容設定時間（Ｔｄ８１～Ｔｄ８４）、第２液面計測信号の差分に対する判定基準（ＨＢａ２１～ＨＢａ２４）、第２液面計測信号の異常継続許容設定時間（Ｔａｂ９１～Ｔａｂ９４）、第２液面計測信号の変化率の差分に対する判定基準（ＤＨａ２１～ＤＨａ２４）、第２液面計測信号の変化率の差分異常にする異常継続許容設定時間（Ｔｄ９１～Ｔｄ９４）が追加（図１３の第１５行から２３行）されている。異常判定部１６は、これらの図１３に示す判定基準を使用し、図１２に示す正常パターンテーブルと読み出した計測信号を図６に示す手順で異常診断を行うことができる。

（実施の形態３）
図１４は、実施の形態３の流体プラントシステムの構成を表わす図である。

この図１４に示す流体プラントシステムと図１に示す実施の形態１の流体プラントシステムの相違は、流量計ＦＳと第３電動バルブの間の配管に分岐があり、その分岐に第４電動バルブＥＶ４を備える点である。

第４電動バルブＥＶ４は工程制御回路２からの第１電動バルブ開閉指令により開閉操作される。第４電動バルブＥＶ４からの第４電動バルブアンサーバック信号は機器動作入力部１を経由して工程制御回路２および異常診断装置１０へ送信される。

何らかの原因で配管内に不純な液体が存在する可能性がある場合に、第３電動バルブＥＶ３が閉じている状態で、第２電動バルブＥＶ２と、第４電動バルブＥＶ４とを開き、ポンプＰＭを動作させると、第２電動バルブＥＶ２と第４電動バルブＥＶ４との間の配管に貯まった不純な流体が、外部へ流出し、配管内にはタンクＴＡ１からの清浄な液体を充満することができる。この処理を、第１タンクＴＡ１内の流体を第２タンクＴＡ２へ移す前に実行することによって、配管に貯まった不純な液体を破棄し、不純な液体が第２タンクＴＡ２に移送されることが防止できる。

（正常時の運転パターンの登録の例）
図１５は、実施の形態３における正常時の動作パターン登録時のタイミングチャートである。第Ｙ工程は第１番目のフェーズとして流路生成フェーズＹ、第２番目のフェーズとしてブローフェーズ、第３番目のフェーズとして停止フェーズＹの４フェーズから構成されるとする。

図１６は、実施の形態３の正常パターンテーブルの例を表わす図である。実施の形態１の正常パターンテーブルの例を表わす図である図４と、図１６との相違点は、工程およびフェーズの他に、計測信号をあらわす情報として、第４電動バルブアンサーバック信号が追加されている点である。尚、工程が異なるのでテーブルに登録されるパターンの値も異なる。図１５、図１６を参照して、正常時の動作パターンの登録の例を説明する。

工程制御回路２は、前工程の終了から所定時間経過後の時刻ｔ１０において、第Ｙ工程の流路生成Ｙフェーズを開始し、正常パターン登録部１４に第Ｙ工程の流路生成Ｙフェーズの開始を通知する。正常パターン登録部１４は、第Ｙ工程の流路生成Ｙフェーズの開始の通知を受けて（Ｓ１０３のＹＥＳ）、タイマＴｓをスタートさせ（Ｓ１０４）、タイマＴｓの値と関連付けられた計測信号の登録を開始する（Ｓ１０４）。

工程制御回路２は、時刻ｔ１１において、第２電動バルブ開指令と第４電動バルブ開指令とを出力する。時刻ｔ１２において、第２電動バルブＥＶ２は、第２電動バルブ開指令のアンサーバック信号を出力する。時刻ｔ１３において、第４電動バルブＥＶ４は、第４電動バルブ開指令のアンサーバック信号を出力する。次のフェーズの開始信号が来るまでは（Ｓ１０７のＮｏ）、正常パターン登録部１４は、これらのアンサーバック信号も、タイマＴｓの値と関連付けられた計測信号として登録する（Ｓ１０６）。

工程制御回路２は、時刻ｔ１３において、第４電動バルブ開指令のアンサーバック信号を受信すると、ブローフェーズを開始し、正常パターン登録部１４に第Ｙ工程のブローフェーズの開始を通知する。正常パターン登録部１４は、ブローフェーズの開始の通知を受けて（Ｓ１０７のＮＯ）、流路生成Ｙフェーズの継続時間としてその時のタイマＴＳの値（すなわち期間Ｔｅ）を登録する（Ｓ１０９）。正常パターン登録部１４は、ユーザによる登録終了指示がない場合（Ｓ１１０のＮＯ）、タイマＴｓをリセットし、計時を再スタートし（Ｓ１０４）、関連付けられた計測信号の登録を開始する（Ｓ１０４）。そして、正常パターン登録部１４は、読み出した各計測信号をタイマＴｓの値と関連付けられた計測信号として登録する（Ｓ１０６）。

工程制御回路２は、時刻ｔ１４において、ポンプＰＭの動作指令を出力する。ポンプＰＭが動作すると配管に液体が流れ流量計ＦＳは、計測した時刻ｔの流量Ｖ１１（ｔ）を表わすアナログ計測信号を出力する。正常パターン登録部１４は、これらの流量Ｖ１１（ｔ）を表わすアナログ計測信号もタイマＴｓ時刻と関連付けて登録する（Ｓ１０６）。時刻ｔ１５までは、正常パターン登録部１４は計測信号を表わす情報をタイマＴｓ時刻と関連付けて登録することを繰り返す。

図１５の（ル）に示すように、工程制御回路２は、Ｙ工程における流量計測信号Ｖ１１（ｔ）を積分することにより、Ｙ工程において第４電動バルブＥＶ４から排出される液体の量を監視する。時刻ｔ１５において、工程制御回路２は、排出された液体の量があらかじめ定められた基準値ＢＢとなると、ブローフェーズを終了し、停止Ｙフェーズを開始する。基準値ＢＢは例えば、第２電動バルブＥＶ２から第４電動バルブＥＶ４までの配管内の液体の体積である。工程制御回路２は、停止Ｙフェーズを開始すると、停止Ｙフェーズの開始を正常パターン登録部に通知するとともに、第２電動バルブ開閉指令と第４電動バルブの閉を出力し、さらに、ポンプ動作／停止指令の停止を出力する。

正常パターン登録部１４は、停止Ｙフェーズの開始の通知を受けて（Ｓ１０７のＮＯ）、ブローフェーズの継続時間としてその時のタイマＴＳの値（期間Ｔｆ）を登録する（Ｓ１０９）。正常パターン登録部１４は、ユーザによる登録終了指示がない場合（Ｓ１１０のＮＯ）、タイマＴｓをリセットし、計時を再スタートし（Ｓ１０４）、関連付けられた計測信号の登録を開始する（Ｓ１０４）。そして、正常パターン登録部１４は、読み出した各計測信号をタイマＴｓの値と関連付けられた計測信号として登録する（Ｓ１０６）。時刻ｔ１７までは、正常パターン登録部１４は計測信号を表わす情報をタイマＴｓ時刻と関連付けて登録することを繰り返す。

時刻ｔ１７において、工程制御回路２は、第２電動バルブアンサーバック信号と第４電動バルブアンサーバック信号の両者がともに閉（論理値Ｌ）をなると、停止Ｙフェーズを終了し、最終フェーズの終了を正常パターン登録部に通知する。

正常パターン登録部１４は、最終フェーズである停止Ｙフェーズの終了の通知を受けて（Ｓ１０７のＮＯ）、停止Ｙフェーズの継続時間としてその時のタイマＴＳの値（期間Ｔｇ）を登録する（Ｓ１０９）。正常パターン登録部１４は最終フェーズの終了の場合（Ｓ１１０のＹＥＳ）、正常パターン登録処理を終了する。これにより、図１６に示すようなＹ工程における正常パターンテーブルが作成される。さらに、図１７に示すような第Ｙ工程における、各フェーズに対する異常を判定する基準を生成し、処理を終了する。

図１７では流路生成フェーズＹにおける異常を判定する基準として、第１電動バルブアンサーバック信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂｙ１１、第２電動バルブアンサーバック信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂｙ２１、第３電動バルブアンサーバック信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂｙ３１、第４電動バルブアンサーバック信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂｙ８１、第１手動バルブ状態信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂｙ４１、第２手動バルブ状態信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂｙ５１、流量計測信号の差分に対する判定基準Ｑｙ１、流量計測信号の異常継続許容設定時間Ｔａｂｙ６１、流量計測信号の変化率の差分に対する判定基準ＤＱｙ１、流量計測信号の変化率の差分異常に対する異常継続許容設定時間Ｔｄｙ６１およびフェーズの継続時間の許容誤差設定時間ΔＴeが設定される。ブローフェーズおよび停止ｙフェーズについても同様に設定される。

このようにして、異常診断装置１０は、第Ｙ工程における計測信号を表わす情報の正常パターンテーブルとその各フェーズに対する異常を判定する基準を生成し記憶する。その後、異常診断装置１０は、第Ｙ工程の操業を行う場合、図１６の正常パターンテーブルと図１７の第Ｙ工程における、各フェーズに対する異常を判定する基準を使用し、図６に示す異常判定手順で、第Ｙ工程の異常の有無を高精度に判定することができる。

以上のように、上記の実施形態によれば、流体プラントの工程をフェーズ単位で時間管理し、フェーズ単位の時間と関連付けられた各機器の計測信号を表わす情報（アンサーバック信号、状態信号、アナログ信号）を記録し、比較することにより、異常の有無を高精度に判定することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１機器動作入力部、２工程制御回路、３工程テーブル記憶部、１０異常診断装置、１１ユーザ入力部、１２表示部、１３登録トリガ部、１４正常パターン登録部、１５正常パターンテーブル記憶部、１６異常判定部、ＴＡ１，ＴＡ２タンク、ＬＳ１，ＬＳ２液面計、ＰＬ圧力計、ＦＳ流量計、ＥＶ１～ＥＶ４電動バルブ、ＭＶ１，ＭＶ２手動バルブ。

Claims

流体プラントの工程の各フェーズの正常時の動作パターンを記憶部に登録するパターン登録部と、
前記流体プラントの操業時の工程の各フェーズの動作パターンと、前記記憶部に記憶されている前記フェーズの正常時の動作パターンとを比較し、前記２つの動作パターンの相違状態の継続時間に基づいて、前記流体プラントの異常の有無を判定する判定部とを備え、
前記動作パターンは、時間と関連付けられたアナログ量の計測値を表わす情報を含み、
前記判定部は、フェーズの開始によってタイマをスタートさせ、機器からの予め定められたアンサーバック信号をまたは計測信号を受信した時点のタイマの値と、予め定められたフェーズ継続時間との差が許容誤差時間を超えるときに、前記流体プラントが異常であると判定する、流体プラントの異常診断装置。
前記動作パターンは、前記流体プラントの配管に流れる流体の時間と関連付けられた圧力、前記流体プラントに含まれるタンクの時間と関連付けられた液面の高さ、または前記流体プラントの配管に流れる流体の時間と関連付けられた流量を表わす情報を含む、請求項１記載の流体プラントの異常診断装置。
前記動作パターンは、手動で操作可能な機器からの状態を表わす情報を含む、請求項１記載の流体プラントの異常診断装置。
前記動作パターンは、前記流体プラントに含まれる機器への指令に対するアンサーバックを表わす情報を含む、請求項１記載の流体プラントの異常診断装置。
前記動作パターンは、前記流体プラントの配管の流量を表わす情報を含み、前記流量が閾値を超えたときに、前記フェーズが終了し、
前記動作パターンは、前記フェーズの継続時間を含む、請求項１記載の流体プラントの異常診断装置。
前記パターン登録部は、ユーザの指示に応じて、正常時の動作パターンを登録する、請求項１～５のいずれか１項に記載の流体プラントの異常診断装置。
前記パターン登録部は、予め定められたタイミングにおいて、正常時の動作パターンを登録し、
前記正常時の動作パターンは、前記タイマの値と、前記タイマの値と関連付けられたアナログの計測信号を表わす情報とを含み、
前記判定部は、操業時の工程における第１のアナログの計測信号を読み出したときの前記タイマの第１の値が前記正常時の動作パターンに登録されているときには、前記タイマの前記第１の値と関連付けられ、登録されている第２のアナログの計測信号と、前記第１のアナログの計測信号とを比較し、
前記第１のアナログの計測信号を読み出したときの前記タイマの前記第１の値が前記正常時の動作パターンに登録されていないときには、前記タイマの前記第１の値よりも小さくかつ最も近い登録されている前記タイマの第２の値に関連付けられ、登録されている第３のアナログの計測信号と、前記タイマの前記第１の値よりも大きくかつ最も近い登録されている前記タイマの第３の値に関連付けられ、登録されている第４のアナログの計測信号とに基づいて、前記タイマの前記第１の値に関連付けられた第２のアナログの計測信号を推定し、前記推定された第２のアナログの計測信号と前記第１のアナログの計測信号とを比較する、請求項１～５のいずれか１項に記載の流体プラントの異常診断装置。