JP7413888B2

JP7413888B2 - 診断装置、及び診断方法

Info

Publication number: JP7413888B2
Application number: JP2020059140A
Authority: JP
Inventors: 拓也立花
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2024-01-16
Anticipated expiration: 2040-03-27
Also published as: JP2021156800A; US20210302240A1; US11913844B2

Description

本開示は、プラントの温度監視をするシステムに関し、特に熱電対に係る診断装置、及び診断方法に関する。

プラントにおいて材料等の温度を監視するために、例えばペーパーレスレコーダが使われる場合がある。かかる場合において、熱電対をペーパーレスレコーダに接続し、材料の温度が測定及び記録される。熱電対は、周囲の環境による腐食や材料に含まれる化学物質等が原因で経年劣化し断線してしまう。熱電対が断線してしまうと温度の監視ができなくなるため、特許文献１には、かかる熱電対の断線を検出する方法が提案されている。

特許第４０８４５６８号

特許文献１の技術では、熱電対に電流を流して両端電圧を測定することにより断線を検出することが記載されている。しかしながら従来は、熱電対の断線が検出されてから熱電対を交換する等の対処をしていた。そのため、断線後から交換等の対処が完了するまでの間は温度の監視ができなくなり、ダウンタイムが発生してしまっていた。すなわち、熱電対の断線に係る診断技術には改善の余地があった。

そこで本開示は、熱電対の断線に係る診断技術を改善できる診断装置、及び診断方法を提供することを目的とする。

幾つかの実施形態に係る診断装置は、熱電対に係る診断装置であって、
前記熱電対に電流を流したときの該熱電対に係る測定値を取得し、前記熱電対が断線する予兆があるかを前記測定値に基づき所定周期で判定する制御部と、
前記制御部による判定結果に基づき、前記予兆に係る第１のアラームを出力する出力部と、
を備える。

このように、幾つかの実施形態に係る診断装置は、熱電対が断線する予兆があるかを制御部が判定して予兆に係る第１のアラームを出力させるため、熱電対が断線する前の予兆の段階で該第１のアラームを出力し、熱電対が断線する前に交換することを促すことができる。そのため幾つかの実施形態に係る診断装置は、熱電対の断線に伴うダウンタイムを減らすことができる。

一実施形態において、前記制御部は、前記測定値に基づき所定区間内における該測定値の平均値を算出し、前記平均値に基づき、前記熱電対が断線する予兆があるかを判定してもよい。

このように、制御部が熱電対に係る測定値の平均値に基づき予兆の判定をするため、測定値の突発的な変動に伴う誤判定を防止することができる。

一実施形態において、前記制御部は、前記平均値が第１閾値を超過する場合、前記予兆があると判定し、前記平均値が第２閾値を超過する場合、前記熱電対が断線していると判定し、
前記出力部は、前記制御部により前記熱電対が断線していると判定された場合、前記熱電対の断線に係る第２のアラームを出力してもよい。

このように、制御部が平均値と第１閾値及び第２閾値と比較することで断線の予兆又は断線を判定する。すなわち一実施形態における診断装置は、予兆診断及び断線診断用の２つの閾値を用いて、熱電対の状態をより詳細に報知することができる。またこれにより、仮に断線が起きた場合において、過去に予兆なく突発的な要因で断線したのか否かをユーザが判断することもできる。換言すると熱電対が断線した場合の原因の切り分けを容易化することができる。

一実施形態において、前記出力部は、前記制御部により前記測定値と前記平均値との差が所定値を超過すると判定された場合、異常を示す第３のアラームを出力してもよい。

このように、熱電対に係る測定値とその平均値との差が所定値を超過する場合に、出力部が当該第３のアラームを出力することで、何らかの異常が生じていることをユーザに適切に報知することができる。

一実施形態において、前記制御部は、前記予兆があると判定した場合、前記所定周期を、前記予兆があると判定する前よりも短くしてもよい。

このように、予兆があると判定した後に、判定に係る所定周期を短くすることで、より適時に熱電対の断線の判定を行うことができる。

一実施形態において、前記制御部は、前記予兆があると判定した場合、前記所定周期を徐々に短くしてもよい。

このように、予兆があると判定した後に、判定に係る所定周期を徐々に短くすることで、より適時に熱電対の断線の判定を行うことができる。

一実施形態において、前記制御部は、前記熱電対と異なる第２熱電対に前記電流を流したときの該第２熱電対に係る第２測定値を取得し、前記第２測定値に基づき前記所定区間内における第２測定値の第２平均値を算出し、前記平均値と前記第２平均値とに基づき、前記予兆を判定してもよい。

このように、第２熱電対の測定値を用いて断線の予兆を判定することで、熱電対が断線する前の予兆の段階で該第１のアラームを出力し、熱電対が断線する前に交換することを促すことができる。

一実施形態において、前記第２熱電対は前記熱電対と同一場所の温度を測定する熱電対であってもよい。

このように、第２熱電対を前記熱電対と同一場所の温度を測定するものとすることで、熱電対の温度が略同一となり、温度に係る測定値の補償の必要性を無くすことができる。

一実施形態において、前記制御部はさらに、前記平均値が第３閾値を超過する場合、前記予兆があると判定してもよい。

このように、制御部が、第２平均値に加えて第３閾値と平均値とを比較することで、仮に第２熱電対が経年劣化している場合であっても、熱電対の状態を適切に判定することができる。

幾つかの実施形態に係る診断方法は、熱電対に係る診断方法であって、
前記熱電対に電流を流したときの該熱電対に係る測定値を取得し、前記測定値に基づき、前記熱電対が断線する予兆があるかを所定周期で判定するステップと、
前記判定するステップの判定結果に基づき、前記予兆に係る第１のアラームを出力するステップと、
を含む。

このように、幾つかの実施形態に係る診断方法は、熱電対が断線する予兆があるかを判定し、判定結果に基づき予兆に係る第１のアラームを出力するため、熱電対が断線する前の予兆の段階で該第１のアラームを出力し、熱電対が断線する前に交換することを促すことができる。そのため幾つかの実施形態に係る診断方法は、熱電対の断線に伴うダウンタイムを減らすことができる。

本開示によれば、熱電対の断線に係る診断技術を改善できる診断装置、及び診断方法を提供することができる。

本開示の一実施形態に係る診断装置の機能ブロック図の一例である。本開示の一実施形態に係る診断方法を示すフローチャートである。本開示の一実施形態に係る単純判定の概要を示す図である。区間判定による判定処理の一例を示すフローチャートである。本開示の一実施形態に係る区間判定の概要を示す図である。本開示の一実施形態に係る診断装置の機能ブロック図の他の一例である。本開示の一実施形態に係る診断装置の機能ブロック図のさらなる他の一例である。本開示の一実施形態に係る複数解析判定の概要を示す図である。

以下、本開示の実施形態に係る診断装置１０について、図面を参照して説明する。まず、図１を参照して、本実施形態に係る診断装置１０の構成を説明する。

図１に示す診断装置１０は、プラントにおいて材料等の温度を監視する熱電対２０に接続される。診断装置１０は、電流源１１と、スイッチ１２と、ＡＤコンバータ１３と、制御部１４と、記憶部１５と、出力部１６とを備える。概略として図１は、温度測定装置（ペーパーレスレコーダ）として機能する装置により、本開示に係る診断方法を実現する例を示す。

電流源１１は、スイッチ１２及び端子台を介して熱電対２０に接続される回路である。本開示における診断方法により熱電対２０の状態を判定する場合に、電流源１１は、熱電対２０に診断用の電流を流す。具体的にはこの場合、制御部１４の制御によりスイッチ１２がＯＮにされ、電流源１１は、熱電対２０に診断用の電流を流す。他方で熱電対２０がプラントにおいて材料等の温度を監視しているときには、制御部１４の制御によりスイッチ１２がＯＦＦにされる。この場合、電流源１１は、熱電対２０に診断用の電流を流さない。

ＡＤコンバータ１３は、熱電対２０の両端の電圧のアナログデータを取得し、デジタルデータに変換して制御部１４に渡す。スイッチ１２がＯＦＦである場合には、ＡＤコンバータ１３は、熱電対２０の両端の電圧のアナログデータをデジタルデータに変換して制御部に渡す。制御部１４は、当該デジタルデータに基づき所定の処理を施し、熱電対２０により測定された温度を出力部１６により出力する。例えば制御部１４は、熱電対２０により測定された温度トレンドを所定の周期で出力部１６により表示する。他方でスイッチ１２がＯＮである場合には、ＡＤコンバータ１３は、熱電対２０に電流源１１からの電流が流れた状態における両端の電圧のアナログデータをデジタルデータに変換して制御部１４に渡す。

制御部１４には、少なくとも１つのプロセッサ、少なくとも１つの専用回路、又はこれらの組み合わせが含まれる。プロセッサは、ＭＣＵ（micro controller unit）、ＣＰＵ（central processing unit）等の汎用プロセッサ、又は特定の処理に特化した専用プロセッサである。専用回路は、例えば、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）又はＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）である。制御部１４は、診断装置１０の各部を制御しながら、診断装置１０に関わる処理を実行する。

記憶部１５には、少なくとも１つの半導体メモリ、少なくとも１つの磁気メモリ、少なくとも１つの光メモリ、又はこれらのうち少なくとも２種類の組み合わせが含まれる。半導体メモリは、例えば、ＲＡＭ（random access memory）又はＲＯＭ（read only memory）である。ＲＡＭは、例えば、ＳＲＡＭ（static random access memory）又はＤＲＡＭ（dynamic random access memory）である。ＲＯＭは、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read only memory）である。記憶部１５は、例えば、主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能する。記憶部１５には、診断装置１０の動作に用いられるデータと、診断装置１０の動作によって得られたデータとが記憶される。

出力部１６には、少なくとも１つの出力用インタフェースが含まれる。出力用インタフェースは、例えば、ディスプレイ又はスピーカである。ディスプレイは、例えば、ＬＣＤ（liquid crystal display）又は有機ＥＬ（electro luminescence）ディスプレイである。出力部１６は、診断装置１０の動作によって得られるデータを出力する。また出力部１６には、少なくとも１つの通信用インタフェースが含まれていてもよい。通信用インタフェースは、例えば、ＬＡＮインタフェース、ＷＡＮインタフェース、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th generation）、若しくは５Ｇ（5th generation）などの移動通信規格に対応したインタフェース、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの近距離無線通信に対応したインタフェースである。出力部１６は、通信用インタフェースにより、外部機器に診断装置１０の動作によって得られるデータを出力してもよい。

次に、本開示の一実施形態に係る診断装置１０によって実行される診断方法について、図２～図５に基づき説明する。図２は、本開示の一実施形態に係る診断方法を示すフローチャートである。

はじめに、制御部１４は、熱電対２０に係る測定値を取得し、記憶部１５に保存する（ステップＳ１）。具体的には制御部１４は、スイッチ１２をＯＮにして、電流源１１から熱電対２０に電流を流す。ＡＤコンバータ１３は、このときの熱電対２０の両端の電圧のアナログデータをデジタルデータに変換し、制御部１４に渡す。制御部１４は、かかるデジタルデータを取得し、記憶部１５に保存する。ここでは熱電対２０に係る測定値は、熱電対２０の両端の電圧値であるが、熱電対２０に係る測定値は、熱電対２０の両端の電圧値から換算した熱電対２０の抵抗値であってもよい。かかる抵抗値は、以下の関係式から求めることができる。
Vr（ｔ）＝R_ｌｉｎｅ（ｔ）×ｉ_ｏｕｔ
ここで、Vr（ｔ）は熱電対２０の両端の電圧値であり、R_ｌｉｎｅ（ｔ）は、熱電対２０の抵抗値であり、ｉ_ｏｕｔは、電流源１１から供給する電流値である。ｉ_ｏｕｔが既知であり、Vr（ｔ）がＡＤコンバータ１３によるデジタルデータから得られるため、これらに基づき制御部１４は、抵抗値を得ることもできる。

次に制御部１４は、現在時刻が熱電対２０の判定を行う時刻（以下、判定時刻ともいう）であるか否かを判定する（ステップＳ２）。具体的には制御部１４は、記憶部１５に記憶された所定周期の情報を参照する。かかる所定周期の情報は、あるタイミングで制御部１４が判定処理を行うか否かを定めるものであり、例えば１日周期、１２時間周期等である。判定時刻である場合、プロセスはステップＳ３に進む。他方で判定時刻でない場合、プロセスはステップＳ１に戻る。

ステップＳ２において判定時刻である場合、制御部１４は、熱電対２０に係る測定値に基づき、熱電対２０が断線する予兆があるかを判定する（ステップＳ３）。

ステップＳ３における判定処理は各種態様を取り得る。例えば制御部１４は、熱電対２０に係る測定値により断線の予兆を判定してもよい。以下では当該判定処理を、単純判定ともいう。図３は、本開示の一実施形態に係る単純判定による判定処理の概要を示す図である。図３に示すように、時間の経過とともに熱電対２０の劣化が進むと、熱電対２０の両端の電圧Ｖｒ（ｔ）は増加する。制御部１４は、熱電対２０に係る測定値と所定の閾値とを比較して、断線の予兆を判定する。ここでは制御部１４は、熱電対２０に係る測定値（つまりここでは両端の電圧Ｖｒ（ｔ））と、第１閾値（Ｖ_ＴＨ１）とを比較して断線の予兆を判定する。具体的には熱電対２０の両端の電圧Ｖｒ（ｔ）が第１閾値を超過する場合、制御部１４は、断線の予兆があると判定する。他方で熱電対２０の両端の電圧Ｖｒ（ｔ）が第１閾値以下である場合、制御部１４は、断線の予兆がないと判定する。さらに制御部１４は、熱電対２０の両端の電圧Ｖｒ（ｔ）と、第２閾値（Ｖ_ＴＨ２）とを比較して断線を判定してもよい。具体的には熱電対２０の両端の電圧Ｖｒ（ｔ）が第２閾値を超過する場合、制御部１４は、断線していると判定する。他方で熱電対２０の両端の電圧Ｖｒ（ｔ）が第２閾値以下である場合、制御部１４は、断線のしていないと判定する。ここで本実施形態において「熱電対２０が断線している」状態とは、熱電対２０が断線している状態に加えて、熱電対２０が断線する直前の状態も含む。熱電対２０が断線する直前の状態とは、例えば熱電対２０が所定時間内に断線する可能性のある状態である。

再び図２を参照する。制御部１４は、判定結果に基づき出力部１６にアラームを出力させる（ステップＳ４）。例えば制御部１４は、断線の予兆があると判定した場合、熱電対２０の断線の予兆があることを示すアラーム（以下、第１のアラームともいう）を出力部１６に出力させる。例えば出力部１６は、第１のアラームを画面等に表示出力してもよい。また出力部１６は、第１のアラームをＥメール等によりユーザの端末等に送信してもよい。また例えば制御部１４は、熱電対２０が断線していると判定した場合、断線していることを示すアラーム（以下、第２のアラームともいう）を出力部１６に出力させる。例えば出力部１６は、第２のアラームを画面等に表示出力してもよい。また出力部１６は、第２のアラームをＥメール等によりユーザの端末等に送信してもよい。

制御部１４は、ステップＳ３における判定処理を所定区間における測定値の平均値に基づき行ってもよい。以下本実施形態において当該判定処理を区間判定という。図４は、区間判定による判定処理の一例を示すフローチャートである。はじめに制御部１４は、熱電対２０に係る測定値の所定区間における平均値Ｖａを算出する（ステップＳ３０１）。図５に区間判定の概要を示す。図５では、所定区間における平均値Ｖａとして、測定値の移動平均を算出している。制御部１４は、図５における各時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５における移動平均値に基づき、判定処理を行う。

再び図４を参照する。制御部１４は、ステップＳ３０１において算出した平均値Ｖａが、第１閾値（Ｖ_ＴＨ１）を超過しているか否かを判定する（ステップＳ３０２）。平均値Ｖａが、第１閾値を超過している場合、制御部１４は、熱電対２０の断線の予兆があると判定する（ステップＳ３０３）。他方で平均値Ｖａが、第１閾値を超過していない場合、制御部１４は、熱電対２０の断線の予兆がないと判定する（ステップＳ３０４）。具体的には例えば制御部１４は、図５の時刻ｔ１において、測定値の移動平均値Ｖａを算出する。そして制御部１４は、移動平均値Ｖａと第１閾値とを比較して断線の予兆を判定する。この区間において平均値は第１閾値以下であるため、制御部１４は、熱電対２０の断線の予兆がないと判定する。また例えば制御部１４は、図５の時刻ｔ４において、測定値の移動平均値Ｖａを算出する。そして制御部１４は、移動平均値Ｖａと第１閾値とを比較して断線の予兆を判定する。この場合、移動平均値Ｖａが第１閾値を超過しているため、制御部１４は、熱電対２０の断線の予兆があると判定する。

再び図４を参照する。制御部１４は、ステップＳ３０１において算出した平均値Ｖａが、第２閾値（Ｖ_ＴＨ２）を超過しているか否かを判定する（ステップＳ３０５）。平均値Ｖａが、第２閾値を超過している場合、制御部１４は、熱電対２０が断線している判定する（ステップＳ３０６）。他方で平均値Ｖａが第２閾値を超過していない場合、制御部１４は、断線していない判定する（ステップＳ３０７）。例えば制御部１４は、図５のｔ６において、測定値の移動平均値Ｖａを算出する。そして制御部１４は、当該移動平均値Ｖａと第１閾値とを比較して断線を判定する。この場合、移動平均値が第２閾値を超過しているため、制御部１４は、熱電対２０が断線していると判定する。

再び図４を参照する。制御部１４は、ステップＳ３０１において算出した平均値Ｖａと、各所定の区間における測定値の最大値又は最小値との差が、所定値を超過しているか否かを判定する（ステップＳ３０８）。例えば図４では、所定の区間としてｔ０～ｔ１、ｔ１～ｔ２、ｔ２～ｔ３、ｔ３～ｔ４、ｔ４～ｔ５、ｔ５～ｔ６が定められている。平均値Ｖａと、各区間における測定値の最大値又は最小値との差が所定値を超過している場合、制御部１４は、異常があると判定する（ステップＳ３０９）。他方で平均値Ｖａと、各区間における測定値の最大値及び最小値との差が、所定値以下である場合、制御部１４は、異常がないと判定する（ステップＳ３１０）。例えば図４におけるVmax@Δｔ１及びVmin@Δｔ１は、それぞれｔ０～ｔ１における測定値の最大値及び最小値である。制御部１４は、これらの値と平均値Ｖａとを比較することにより当該判定を行う。同様にVmax@Δｔ５及びVmin@Δｔ５は、それぞれｔ４～ｔ５における測定値の最大値及び最小値である。制御部１４は、これらの値と平均値Ｖａとを比較することにより当該判定を行う。

再び図２を参照する。制御部１４は、判定結果に基づき出力部１６にアラームを出力させる（ステップＳ４）。例えば制御部１４は、断線の予兆があると判定した場合、第１のアラームを出力部１６に出力させる。例えば出力部１６は、第１のアラームを画面等に表示出力してもよい。また出力部１６は、第１のアラームをＥメール等によりユーザの端末等に送信してもよい。また例えば制御部１４は、熱電対２０が断線していると判定した場合、第２のアラームを出力部１６に出力させる。例えば出力部１６は、第２のアラームを画面等に表示出力してもよい。また出力部１６は、第２のアラームをＥメール等によりユーザの端末等に送信してもよい。また例えば制御部１４は、熱電対２０に異常があると判定した場合、熱電対に異常があることを示すアラーム（以下、第３のアラームともいう）を出力部１６に出力させる。例えば出力部１６は、第３のアラームを画面等に表示出力してもよい。また出力部１６は、第３のアラームをＥメール等によりユーザの端末等に送信してもよい。

このように、本実施形態に係る診断装置１０によれば、熱電対が断線する予兆があるかを制御部１４が判定し、出力部１６が第１のアラームを出力するため、熱電対が断線する前の予兆の段階で該第１のアラームを出力し、熱電対が断線する前に交換することを促すことができる。そのため本実施形態に係る診断装置１０は、熱電対の断線に伴うダウンタイムを減らすことができる。

また本実施形態に係る診断装置１０による区間判定によれば、制御部１４が熱電対２０に係る測定値の平均値に基づき予兆の判定をするため、測定値の突発的な変動に伴う誤判定を防止することができる。

また本実施形態に係る診断装置１０によれば、制御部１４は、平均値が第１閾値を超過している場合に、熱電対２０の断線の予兆があると判定し、平均値が第２閾値を超過している場合に熱電対２０が断線していると判定する。そして出力部１６は、制御部１４により熱電対２０が断線していると判定された場合、第２のアラームを出力する。そのため、本実施形態に係る診断装置１０は、予兆診断及び断線診断用の２つの閾値を用いて、熱電対２０の状態をより正確に通知することができる。またこれにより、仮に断線が起きた場合において、過去に予兆なく突発的な要因で断線したのか否かをユーザが判断することもできる。換言すると本実施形態に係る診断装置１０によれば、熱電対２０が断線した場合の原因の切り分けを容易化することができる。

また本実施形態に係る診断装置１０によれば、制御部１４は、測定値と平均値との差が所定値を超過する場合、出力部１６に第３のアラームを出力させる。このように本実施形態に係る診断装置１０によれば、熱電対２０に係る測定値とその平均値との差が所定値以上である場合に第３のアラームを出力することで、何らかの異常が生じていることをユーザに適切に把握することができる。

本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成又は各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成又はステップ等を１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

例えば制御部１４は、熱電対２０の断線の予兆があると判定した場合、判定に係る所定周期を、予兆があると判定する前よりも短くしてもよい。例えば予兆があると判定する前において当該所定周期が１日である場合、予兆があると判定した後の所定周期を１２時間等にしてもよい。このように予兆があると判定した後に判定周期を短くすることで、より適時に熱電対の断線の判定を行うことができる。

また例えば制御部１４は、前記予兆があると判定した場合、判定に係る所定周期を徐々に短くしてもよい。例えば制御部１４は、所定周期を、判定処理毎に１／２の長さにしてもよい。このように、予兆があると判定した後に測定値の取得周期を徐々に短くすることで、より適時に熱電対の断線の判定を行うことができる。この場合、所定周期の下限値が設けられてもよい。例えば当該下限値が１０分と設定された場合、所定周期は１０分未満にはならない。

また上記では温度測定装置（ペーパーレスレコーダ）が診断装置１０として機能する装置であり、ＡＤコンバータ１３により熱電対２０からの測定値を取得する例を示したがこれに限られない。例えば診断装置１０は、温度測定装置として機能する装置とは異なる装置であってもよい。図６は、本開示の一実施形態に係る診断装置の機能ブロック図の他の一例である。図６では、診断装置１０ｂは、測定装置１０ａと別に設けられている。測定装置１０ａは、電流源１１ａと、スイッチ１２ａと、ＡＤコンバータ１３ａと、制御部１４ａと、記憶部１５aと、インタフェース（ＩＦ）１６ａとを備える。電流源１１ａと、スイッチ１２ａと、ＡＤコンバータ１３ａと、制御部１４ａと、記憶部１５aとは、それぞれ図１における電流源１１と、スイッチ１２と、ＡＤコンバータ１３と、制御部１４と、記憶部１５と同様の機能を備える。ＩＦ１６ａは、通信用インタフェースであり、例えば、ＬＡＮインタフェース、ＷＡＮインタフェース、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th generation）、若しくは５Ｇ（5th generation）などの移動通信規格に対応したインタフェース、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの近距離無線通信に対応したインタフェースである。ＩＦ１６ａは、診断装置１０ｂに測定装置１０ａの動作によって得られるデータを出力する。具体的にはＩＦ１６ａは、熱電対２０に係る測定値を、診断装置１０ｂに送信出力する。

診断装置１０ｂは、ＩＦ１１ｂと、制御部１４ｂと、記憶部１５ｂと、出力部１６ｂとを備える。制御部１４ｂと、記憶部１５ｂと、出力部１６ｂとは、それぞれ図１における制御部１４と、記憶部１５と、出力部１６と同様の機能を備える。ＩＦ１１ｂは、通信用インタフェースであり、例えば、ＬＡＮインタフェース、ＷＡＮインタフェース、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th generation）、若しくは５Ｇ（5th generation）などの移動通信規格に対応したインタフェース、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの近距離無線通信に対応したインタフェースである。ＩＦ１１ｂは、測定装置１０ａから、測定装置１０ａの動作によって得られるデータを受信する。具体的にはＩＦ１１ｂは、熱電対２０に係る測定値を、測定装置１０ａから受信する。つまり、図６に示す診断装置１０ｂは、熱電対２０に係る測定値を外部から取得（受信）し、当該測定値に基づき、熱電対２０に係る断線の予兆の判定を行う。また図６に示すように診断装置１０ｂは、判定した結果を出力部１６ｂにより、Ｅメール又は所定の通信プロトコルにより上位システムに通知する。このように本実施形態に係る診断方法は、温度測定装置とは別体の装置により行ってもよい。さらにこの場合、診断装置１０ｂは、熱電対２０に係る測定値及び対応する実績データを教師データとして用いて機械学習を行い、判定処理に係る学習モデルを生成してもよい。そして診断装置１０ｂは、当該学習モデルに基づき、熱電対２０の断線の予兆の判定を行ってもよい。

また例えば、制御部１４は、熱電対２０と異なる別の熱電対３０（以下、第２熱電対３０ともいう）を用いてもよい。具体的には制御部１４は、第２熱電対３０に電流を流したときの第２熱電対３０に係る第２測定値を取得する。また制御部１４は、第２測定値に基づき所定区間内における第２測定値の第２平均値を算出する。そして制御部１４は、熱電対２０に係る測定値の平均値（以下、第１平均値ともいう）と第２平均値に基づき、熱電対２０の断線の予兆を判定してもよい。ここで図７は、本開示の一実施形態に係る診断装置１０ｃの機能ブロック図の一例である。図７に示すように、診断装置１０ｃは、熱電対２０及び第２熱電対３０と接続され、電流源１１１ｃと、電流源１１２ｃと、スイッチ１２１ｃと、スイッチ１２２ｃと、ＡＤコンバータ１３１ｃと、ＡＤコンバータ１３２ｃと、制御部１４ｃと、記憶部１５ｃと、出力部１６ｃとを備える。電流源１１１ｃと、スイッチ１２１ｃと、ＡＤコンバータ１３１ｃと、制御部１４ｃと、記憶部１５ｃと、出力部１６ｃとは、それぞれ図１における電流源１１と、スイッチ１２と、ＡＤコンバータ１３と、制御部１４と、記憶部１５と、出力部１６とに相当する。電流源１１２ｃは、スイッチ１２２ｃ及び端子台を介して第２熱電対３０に接続される回路である。本開示における診断方法により熱電対２０の状態を判定する場合に、電流源１１２は、第２熱電対３０に診断用の電流を流す。具体的にはこの場合、制御部１４ｃの制御によりスイッチ１２２ｃがＯＮにされ、電流源１１２ｃは、第２熱電対３０に診断用の電流を流す。他方で第２熱電対３０がプラントにおいて材料等の温度を監視しているときには、制御部１４ｃの制御によりスイッチ１２２ｃがＯＦＦにされる。この場合、電流源１１２ｃは、第２熱電対３０に診断用の電流を流さない。ＡＤコンバータ１３２ｃは、第２熱電対３０の両端の電圧のアナログデータを取得し、デジタルデータに変換して制御部１４ｃに渡す。スイッチ１２２ｃがＯＦＦである場合には、ＡＤコンバータ１３２ｃは、第２熱電対３０の両端の電圧のアナログデータをデジタルデータに変換して制御部１４ｃに渡す。制御部１４ｃは、当該デジタルデータに基づき所定の処理を施し、第２熱電対３０により測定された温度を出力部１６ｃにより出力する。例えば制御部１４ｃは、第２熱電対３０により測定された温度トレンドを所定の周期で出力部１６ｃにより表示する。他方でスイッチ１２２ｃがＯＮである場合には、ＡＤコンバータ１３２ｃは、第２熱電対３０に電流が流れた状態における両端の電圧のアナログデータをデジタルデータに変換して制御部１４ｃに渡す。

制御部１４ｃは、熱電対２０に係る測定値の平均値、すなわち第１平均値と、第２熱電対３０に係る平均値、すなわち第２平均値に基づき、熱電対２０の断線の予兆を判定する。制御部１４はさらに、第１平均値及び第平均値に基づき、第２熱電対３０の断線の予兆を判定してもよい。当該判定を、以下本実施形態において複数解析判定ともいう。図８は、本開示の一実施形態に係る複数解析判定の概要を示す図である。図８のチャンネル１（ＣＨ１）及びチャンネル２（ＣＨ２）は、それぞれ熱電対２０及び第２熱電対３０に係る測定値の移動平均値である。制御部１４は、第１平均値と第２平均値との差分が所定値を超えた場合に、熱電対２０及び第２熱電対３０のいずれか一方が断線の予兆があると判定してよい。例えば、第１平均値が第２平均値より大きく、かつこれらの差分が所定値を超過している場合、制御部１４ｃは、熱電対２０に断線の予兆があると判定してよい。また例えば、第１平均値が第２平均値より小さく、かつこれらの差分が所定値を超過している場合、制御部１４ｃは、第２熱電対３０に断線の予兆があると判定してよい。基準となる当該所定値を複数設けることにより、制御部１４ｃは、断線の予兆及び断線をそれぞれ判定してもよい。

ここで、熱電対２０と第２熱電対３０の設けられる位置は任意の場所であってよい。熱電対２０及び第２熱電対３０が異なる場所に設けられた場合、熱電対２０及び第２熱電対３０により測定される温度が、設けられた位置によって相違する場合がある。制御部１４ｃは、当該測定される温度の相違による測定値のずれを補償してもよい。このようにすることで、熱電対２０及び第２熱電対３０が異なる位置に設けられていても、複数解析判定を行うことができる。他方で熱電対２０及び第２熱電対３０が同一場所の温度を測定する熱電対であってもよい。この場合、同一の温度を測定しているため、上記補償をする必要がなくなる。またさらにこの場合、制御部１４ｃは、熱電対２０に係る測定値の平均値が第３閾値を超過する場合、断線の予兆があると判定してもよい。このように、制御部１４ｃが、第１平均値と第２平均値との差分に加えて第３閾値と第１平均値とを比較することで、仮に熱電対２０と第２熱電対３０とが同様に経年劣化している場合であっても、熱電対の状態を適切に判定することができる。

１０、１０ｂ、１０ｃ診断装置
１０ａ測定装置
１１、１１ａ、１１１ｃ、１１２ｃ電流源
１１ｂＩＦ
１２、１２ａ、１２１ｃ、１２２ｃスイッチ
１３、１３ａ、１３１ｃ、１３２ｃスイッチ
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ制御部
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ記憶部
１６、１６ｂ、１６ｃ出力部
１６ａＩＦ
２０熱電対
３０第２熱電対

Claims

熱電対に係る診断装置であって、
前記熱電対に電流を流したときの該熱電対に係る測定値を取得し、前記測定値に基づき時間的な所定区間内における前記測定値の平均値を算出し、前記熱電対が断線する予兆があるかを前記平均値に基づき所定周期で判定する制御部と、
前記制御部による判定結果に基づき、前記予兆に係る第１のアラームを出力する出力部と、
を備え、
前記平均値は、前記所定区間内の所定の時刻における前記測定値の移動平均である診断装置。
請求項１に記載の診断装置であって、
前記制御部は、前記平均値が第１閾値を超過する場合、前記予兆があると判定し、前記平均値が第２閾値を超過する場合、前記熱電対が断線していると判定し、
前記出力部は、前記制御部により前記熱電対が断線していると判定された場合、前記熱電対の断線に係る第２のアラームを出力する診断装置。
請求項１又は２のいずれか一項に記載の診断装置であって、
前記出力部は、前記制御部により前記測定値と前記平均値との差が所定値を超過すると判定された場合、異常を示す第３のアラームを出力する、診断装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の診断装置であって、
前記制御部は、前記予兆があると判定した場合、前記所定周期を、前記予兆があると判定する前よりも短くする、診断装置。
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の診断装置であって、
前記制御部は、前記予兆があると判定した場合、前記所定周期を徐々に短くする、診断装置。
請求項１に記載の診断装置であって、
前記制御部は、前記熱電対と異なる第２熱電対に前記電流を流したときの該第２熱電対に係る第２測定値を取得し、前記第２測定値に基づき前記所定区間内における第２測定値の第２平均値を算出し、前記平均値と前記第２平均値とに基づき、前記予兆を判定する診断装置。
請求項６に記載の診断装置であって、
前記第２熱電対は前記熱電対と同一場所の温度を測定する熱電対である診断装置。
請求項７に記載の診断装置であって、
前記制御部はさらに、前記平均値が第３閾値を超過する場合、前記予兆があると判定する診断装置。
熱電対に係る診断方法であって、
前記熱電対に電流を流したときの該熱電対に係る測定値を取得し、前記測定値に基づき時間的な所定区間内における前記測定値の平均値を算出し、前記平均値に基づき、前記熱電対が断線する予兆があるかを所定周期で判定するステップと、
前記判定するステップの判定結果に基づき、前記予兆に係る第１のアラームを出力するステップと、
を含み、
前記平均値は、前記所定区間内の所定の時刻における前記測定値の移動平均である診断方法。