JPH05288580A

JPH05288580A - 異常診断方法

Info

Publication number: JPH05288580A
Application number: JP4085328A
Authority: JP
Inventors: Satoru Tani; 知谷; Takemitsu Betsushiyo; 剛光別所; Takanori Yamada; 敬記山田; Nobuhito Niina; 伸仁新名; Shin Tanabe; 慎田辺
Original assignee: Cosmo Oil Co Ltd; Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Cosmo Oil Co Ltd; Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1992-04-07
Filing date: 1992-04-07
Publication date: 1993-11-02

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単に構築できて高速に異常診断を行えるよ
うにすること。【構成】対象プロセスから順次一組のプロセス・デー
タを収集し、プロセス・データが異常であるか否かを診
断する異常診断方法において、(a) 一組のプロセス・デ
ータについて、予め、一方のデータの上限を設定する点
を他方のデータに対応させて複数点プロットして第１の
折れ線関数を設定する手順と、(b) 一組のプロセス・デ
ータについて、予め、一方のデータの下限を設定する点
を他方のデータに対応させて複数点プロットして第２の
折れ線関数を設定する手順と、(c) 対象プロセスからデ
ータ収集を実行しつつ、収集した一組のデータが第１の
折れ線関数と第２の折れ線関数とで挟まれる領域に存在
しない場合に当該一組のデータにつき異常出力をする手
順とを有する異常診断方法。【効果】視覚的に状況を把握でき、システムの信頼性
を増すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石油化学等の工業プロ
セスに設置される分散型制御システムに内蔵され、シス
テムの異常診断、故障診断等に用いられる異常診断方法
に関し、詳しくは、構築が容易で高速な方法を実現する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】種々の工業プロセスには、図４に示すよ
うな分散型制御システムが設置されることが多い。即
ち、対象となるプロセスＰから温度、圧力、流量等のデ
ータがフィールド・コントロール・ステーションＦＣＳ
に集められ、これらのデータには制御演算が施されて弁
開度信号、リレー接点信号等が出力される。そして、オ
ペレータ・ステーションＯＰＳにおいては、以上のよう
な制御動作を常時表示するようなシステムが構築され
る。更に、最近では、ＡＩステーションＡＩＳがシステ
ムに設置されてシステム設計に関与することが多く、ま
た、このＡＩステーションＡＩＳにて、プロセスＰから
順次、収集される各種のデータについて、異常診断、装
置の故障診断を行われることもある。このようなＡＩス
テーションＡＩＳに設定される異常診断方式は、ＡＩ手
法が採用され、特にエキスパート法が用いられる。詳し
くは、（ｉｆｔｈｅｎルール）を主体とした異常診断
アルゴリズムを予め作成しておき、システム稼働中に得
られたデータに上記のＡＩルールを適用し、システム内
で発生した異常、故障を発見する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ＡＩ手法を用いた従来
の異常診断方式にあっては、広い範囲にわたる異常診断
が可能となるが、異常診断アルゴリズムを構築する際、
オペレータのＡＩ手法の理解に時間がかかる、異常診断
システム自体の構築に時間がかかる、構築したシステム
を実際に運用した際にその診断結果を得るまでに時間が
かかる、というような問題があった。

【０００４】本発明は、このような問題を解決すること
を課題とし、オペレータにとって理解し易く簡単に異常
診断方式を構築でき、かつ高速に異常診断を行えるよう
な方法を実現することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、対象プロセスから順次一組のプロセス・デ
ータを収集し、前記プロセス・データが異常であるか否
かを診断する異常診断方法において、(a) 前記一組のプ
ロセス・データについて、予め、一方のデータの上限を
設定する点を前記他方のデータに対応させて複数点プロ
ットして第１の折れ線関数を設定する手順と、(b) 前記
一組のプロセス・データについて、予め、一方のデータ
の下限を設定する点を前記他方のデータに対応させて複
数点プロットして第２の折れ線関数を設定する手順と、
(c) 前記対象プロセスからデータ収集を実行しつつ、収
集した一組のデータが前記第１の折れ線関数と前記第２
の折れ線関数とで挟まれる領域に存在しない場合に当該
一組のデータにつき異常出力をする手順とを有する異常
診断方法である。

【０００６】

【作用】本発明の異常診断方法は、対象プロセスから順
次、一組のプロセス・データを収集し、データの上限を
設定する点について第１の折れ線関数を設定するととも
に、データの下限を設定する点について第２の折れ線関
数を設定し、プロセス・データが第１の折れ線関数と第
２の折れ線関数とで挟まれる領域に存在しない場合に当
該データを異常と診断する。

【０００７】

【実施例】以下、図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。図２は、本発明方法を設定するＡＩステーションＡ
ＩＳの構成ブロック図であるが、このような構成のＡＩ
ステーションＡＩＳは、一般的なものと類似しており、
実際には、各機能ブロックはソフトウェア的に実現され
るものである。この図で、ＡＩステーションＡＩＳは、
フィールド・コントロール・ステーションＦＣＳからデ
ータを収集するデータ収集部11、このデータ収集部11か
らのデータについて異常診断を施す異常診断部12、異常
診断のための条件が記述されている異常診断知識ベース
13、この異常診断知識ベース13を作成する異常診断知識
ベース・ジェネレータ14から構成される。初期状態にお
いて、ＣＲＴ画面でエディタＥＤを使用して異常診断定
義ファイル15に、異常診断に必要とされるデータ、タ
グ、異常診断条件を定義し、更に、異常診断知識ベース
・ジェネレータ14により、異常診断知識ベース13が作成
される。また、データ収集ジェネレータ16によって、デ
ータ収集部11のデータ構築が行われる。そして、異常診
断動作が開始すると、データ収集手段11は、フィールド
・コントロール・ステーションＦＣＳから一定周期でデ
ータを収集し、異常診断部12に処理が移行される。診断
結果は、異常診断表示部17によりＣＲＴに表示される。
尚、キーボード等の入力部ＫＢはオペレータにより操作
され、異常診断部12、異常診断知識ベース・ジェネレー
タ14、データ収集ジェネレータ16に直接データを供給で
きる。

【０００８】このとき、異常診断部12は、異常診断知識
ベース13を用い、後述する図１のフローチャートに従う
異常診断アルゴリズムにより、異常診断動作を実行す
る。尚、本発明方法にあっては、２個のプロセス・デー
タよりなる１組のデータについて、その相関関係を２次
元的に表し、異常診断の条件となる折れ点で表された領
域を基に異常診断を行う。

【０００９】次に、本発明にかかる異常診断方法の原理
を説明する。まずはじめに、異常診断知識ベース13にお
いて、図３に表すような領域設定を行う。即ち、入力部
ＫＢにより、ある時点における理想的なデータの組Ｐ0
（ｘ0 ，ｙ0 ）を入力するとともに、一定時間Ｔ経過後
の理想的なデータの組Ｐe （ｘe，ｙe ）を入力する。
続いて、この期間Ｔにおいて、データの組が上限値とみ
なされる複数点のデータＰ11（ｘ11，ｙ11），Ｐ12（ｘ
12，ｙ12），Ｐ13（ｘ13，ｙ13）をこのｘｙ座標平面上
にプロットするとともに、この期間Ｔにおいて、データ
の組が下限値とみなされる複数点のデータＰ21（ｘ21，
ｙ21），Ｐ22（ｘ22，ｙ22）をプロットする。そして、
点Ｐ0 ，Ｐ11，Ｐ12，Ｐ13，Ｐe を結んだ折れ線を第１
の折れ線関数ｆ1 （ｘ）とし、点Ｐ０，Ｐ21，Ｐ22，Ｐ
e を結んだ折れ線を第２の折れ線関数ｆ2 （ｘ）とす
る。ここで、各々のデータの組Ｐ（ｘ，ｙ）は収集され
たプロセスからのデータの組であり、例えば、（温度
値，圧力値），（流量値，温度値），（操作出力値Ｍ
Ｖ，プロセス・データＰＶ）等、種々のものを想定して
よい。そして、収集したデータの組Ｐ（ｘ，ｙ）が、第
１の折れ線関数ｆ1 （ｘ）と第２の折れ線関数ｆ2
（ｘ）とで囲まれた斜線領域Ａに存在すれば、そのデー
タを正常なデータとみなし、この領域Ａの範囲外であれ
ばそのデータの組を異常データとみなす。

【００１０】以上のような第１の折れ線関数ｆ1 （ｘ）
と第２の折れ線関数ｆ2 （ｘ）とを異常診断知識ベース
13に設定することを初期処理として、図１のフローチャ
ートに表した本発明方法を説明する。尚、このフローチ
ャートに表す処理は、一定周期毎に起動されるものであ
る。（１）データ収集部11により、１組のプロセス・データ
Ｑ（ｘq ，ｙq ）を収集する。（２）収集したプロセス・データＱ（ｘq ，ｙq ）のデ
ータｘq が、第１の折れ線関数ｆ1 （ｘ）のｘ軸区間Ｔ
（ｘ0 ≦ｘ≦ｘe ）の範囲に存在するか否かを調べる。（３）データｘq が区間Ｔになければ、異常処理とす
る。（４）データｘq が区間Ｔにある場合の処理である。こ
の時は、点Ｑが属する、第１の折れ線関数ｆ1 （ｘ）上
の２点の折れ点区間より、当該２個の折れ点により作成
される１次関数ｇ1 （ｘ）の傾きａ1 と切片ｂ1 とを求
める。即ち、データ折れ点区間をＰn （ｘn ，ｙn ）−
Ｐn+1 （ｘn+1 ，ｙn+1 ）とすると、ａ1 ＝（ｙn+1 −ｙn ）／（ｘn+1 −ｘn ）ｂ1 ＝｛ｘn ・（ｙn+1 −ｘn+1 ）・ｙn ｝／（ｘn −ｘn+1 ）となる。（５）ステップ（４）で求めた傾きａ1 と切片ｂ1 を用
い、ｙq ≦ｇ1 （ｘ）＝ａ1 ｘ＋ｂ1 が成立するか否かを調べる。（６）成立しなければ、異常処理とする。（７）成立する場合、プロセス・データＱ（ｘq ，ｙq
）のデータｘq が、第２の折れ線関数ｆ2 （ｘ）の区
間Ｔの範囲に存在するか否かを調べる。（８）データｘq が区間Ｔになければ、異常処理とす
る。（９）データｘq が区間Ｔにある場合の処理である。こ
の時は、点Ｑが属する、第２の折れ線関数ｆ2 （ｘ）上
の２点の折れ点区間より、当該２個の折れ点により作成
される１次関数ｇ2 （ｘ）の傾きａ2 と切片ｂ2 を求め
る。即ち、データ折れ点区間をＰm （ｘm ，ｙm ）−Ｐ
m+1 （ｘm+1 ，ｙm+1 ）とすると、ａ2 ＝（ｙm+1 −ｙm ）／（ｘm+1 −ｘm ）ｂ2 ＝｛ｘm ・（ｙm+1 −ｘm+1 ）・ｙm ｝／（ｘm −ｘm+1 ）となる。（10）ステップ（９）で求めた傾きａ２と切片ｂ２を用
い、ｙq ≧ｇ2 （ｘ）＝ａ2 ｘ＋ｂ2 が成立するか否かを調べる。（11）成立しなければ、異常処理とする。（12）ステップ（３），（６），（８），（11）におい
て異常と認められた際に実行されるステップであり、Ｃ
ＲＴに異常を示す表示を行うステップである。また、図
２に示したように、この異常出力はフィールド・コンロ
ール・ステーションＦＣＳへ送信され、オペレータ・ス
テーションＯＰＳへも送信される。

【００１１】このようにして、第１の折れ線関数ｆ1
（ｘ）と第２の折れ線関数ｆ2 （ｘ）とで囲まれた領域
Ａにプロセス・データＱ（ｘ，ｙ）が存在する際に、こ
のデータは正常であるとし、この領域ＡにデータＱが存
在しない場合に、異常処理とする。例えば、図３におい
て、データＱ1 は正常データであり、データＱ2 は折れ
線Ｐ11Ｐ12より上で図１のフローチャート中、ステップ
（６）で異常とされ、データＱ3 は折れ線Ｐ21Ｐ22より
下でステップ（11）で異常とされる。また、データＱ4
，Ｑ5 はステップ（２）またはステップ（８）で異常
とされる。この図３のような表示をＣＲＴに行うことに
より、診断が容易でオペレータはシステム状況の把握が
し易くなる。また、診断アルゴリズムの生成は、データ
の組について折れ線関数を作成するだけでよいので、オ
ペレータは複雑なＡＩ手法を理解する必要はなく、単純
な演算で診断を行うので、その分高速処理が可能であ
る。

【００１２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
異常診断、故障診断を実現する場合、ＡＩ手法を一切使
用しないので、ｉｆｔｈｅｎルールを理解する必要は
なく、簡単に異常診断方法を生成することができ、高速
な処理を実現できるとともに、瞬時の異常診断を実現す
ることができる。また、ＣＲＴに２次元で表したグラフ
で診断状況を表示するので、視覚的にシステム状況を把
握することができる。更に、領域監視の定義情報をエデ
ィタ形式で定義ファイルに登録するため、全体のシステ
ムの構築、保守が容易である。そして、異常を検出した
場合はフィールド・コントロール・ステーション側にも
その旨を通知するので、当該プロセスに対する信頼性を
増すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の異常診断方法を表すフローチャートで
ある。

【図２】本発明方法を搭載するＡＩステーションの構成
ブロック図である。

【図３】本発明方法にて設定される折れ線関数を表す図
である。

【図４】本発明方法が適用される分散型制御システムの
一般的な構成図である。

【符号の説明】

ＡＩＳＡＩステーションＦＣＳフィールド・コントロール・ステーションＯＰＳオペレータ・ステーション 11 データ収集部 12 異常診断部 13 異常診断知識ベース 14 異常診断知識ベース・ジェネレータ 15 異常診断定義ファイル 16 データ収集ジェネレータ 17 異常診断表示部ＥＤエディタＫＢ入力部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山田敬記大阪府堺市築港新町３丁目16番コスモ石油株式会社堺製油所内 (72)発明者新名伸仁東京都武蔵野市中町２丁目９番32号横河電機株式会社内 (72)発明者田辺慎東京都武蔵野市中町２丁目９番32号横河電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象プロセスから順次一組のプロセス・
データを収集し、前記プロセス・データが異常であるか
否かを診断する異常診断方法において、(a) 前記一組の
プロセス・データについて、予め、一方のデータの上限
を設定する点を前記他方のデータに対応させて複数点プ
ロットして第１の折れ線関数を設定する手順と、(b) 前
記一組のプロセス・データについて、予め、一方のデー
タの下限を設定する点を前記他方のデータに対応させて
複数点プロットして第２の折れ線関数を設定する手順
と、(c) 前記対象プロセスからデータ収集を実行しつ
つ、収集した一組のデータが前記第１の折れ線関数と前
記第２の折れ線関数とで挟まれる領域に存在しない場合
に当該一組のデータにつき異常出力をする手順とを有す
る異常診断方法。