JPH0668698B2

JPH0668698B2 - プロセス状態監視装置

Info

Publication number: JPH0668698B2
Application number: JP59258817A
Authority: JP
Inventors: 幸司柴田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1984-12-07
Filing date: 1984-12-07
Publication date: 1994-08-31
Anticipated expiration: 2009-08-31
Also published as: JPS61136109A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明はプロセス状態監視装置、特にバルブを有するプ
ロセスのプロセス状態の変化をセンサにより検出して、
その結果をＣＲＴ表示装置に表示するプロセス状態監視
装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

第８図に従来のプロセス状態監視装置のブロック図を示
す。ここでは一例としてバルブ開閉操作によって変化す
る流量をプロセス量として監視する装置について示す。
デジタルセンサ１−１は、バルブに対して開操作を行な
うよう指示するバルブ開指令信号と、バルブに対して閉
操作を行なうよう指示するバルブ閉指令信号と、バルブ
位置が全開であることを示す全開信号と、バルブ位置が
全閉であることを示す全閉信号と、の４つの信号を検出
する。一方アナログセンサ１−２は、バルブの開度を示
す開度信号と、バルブの下流に設けられている流量測定
器で測定された流量信号を検出する。これらの各信号は
プロセス入力装置２を介して、処理装置１２内の入力走
査手段３に与えられる。入力走査手段３は、与えられた
各信号からプロセス状態を検出し、一定時間ごとあるい
は状態が変化するごとにそのプロセス状態を入力データ
メモリ１１−１に記憶するとともに、状態表示手段６に
その旨の信号を送る。状態表示手段６はこの信号を受け
て、入力データメモリ１１−１からデータを読出しこの
データに基づいてオペレータが認識しやすいシンボルま
たはパターン表示データを作成する。続いてこのデータ
を出力データメモリ１１−２に記憶するとともに、ＣＲ
Ｔ制御装置７を介してＣＲＴ表示装置８に表示する。

第９図は状態表示手段６の機能を示す説明図で、同図
（ａ）はＣＲＴ表示装置８の表示状態を示し、同図
（ｂ）は表示内容を示す。同図（ａ）で開度表示窓ａに
は開度信号を工学単位に変換した表示データが、流量表
示窓ｂには流量信号を工学単位に変換した表示データ
が、それぞれ表示される。また、バルブ表示窓ｃには同
図（ｂ）に示す４つのパターンの表示データのうちのど
れか１つが表示される。即ち、全閉信号がON，全開信号
がOFFの場合はパターン１の全閉を示す表示データが、
全閉信号と全開信号とがともにOFFの場合はパターン２
の中間開を示す表示データが、全閉信号がOFF，全開信
号がONの場合はパターン３の全開を示す表示データが、
また全閉信号と全開信号とがともにONの場合はパターン
４の異常を示す表示データが、それぞれ表示される。オ
ペレータはこれらの各表示窓に表示される表示データに
基づいてプロセス状態を監視することができる。

〔背景技術の問題点〕

前述した従来のプロセス状態監視装置には次のような欠
点がある。まず、プロセスの現在時点の状態のみしか表
示されないため、オペレータは過渡的変化を監視する必
要がある。例えばプロセスがパターン２の中間開状態に
あることが、バルブ表示窓ｃの表示によって判断できて
も、バルブが開操作中であるのか閉操作中であるのか
が、表示だけでは判断できない。（このような他の従来
例として、例えば、特開昭５５−５４４０５号公報に開
示されたものがある。）。従ってオペレータは開度表示
窓ａに表示される開度信号または流量表示窓ｂに表示さ
れる流量信号の過渡変化を常時監視し、これを判断しな
くてはならない。更にバルブ駆動機構の異常を検出する
手段がないため、オペレータは定期的にこれを診断しな
くてはならない。

なお、中間状態におけるバルブが開操作中であるのか閉
操作中であるのかを表示し得るようにした従来例とし
て、例えば、実願昭５２−１２５６４４号公報に開示さ
れたものがある。しかし、この従来例では、バルブ駆動
用モータの正転又は逆転をコンタクタの補助接点を介し
て検出するようになっているので、複雑な構成となって
しまい、故障発生の蓋然性を低くすることができず、ま
た、コスト的にも不利なものとなっていた。

このように従来の装置ではオペレータの負担が重く、発
電プラント等で数千個にも及びバルブの状態を監視する
ことは非常に困難であり、誤操作も起こりやすくなって
いた。そして、これらの欠点を解消しようとすると、必
然的に、構成が複雑化してしまうという問題があった。

〔発明の目的〕

そこで、本発明は、簡単な構成でありながら、オペレー
タの負担が少なく、誤りのない効率的なプロセス制御を
行なうことのできるプロセス状態監視装置を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明の第１の特徴はバルブを有するプロセスのプロセ
ス状態監視装置において、開／閉指令信号および全開／
全閉信号を入力する入力手段と、各信号の変化状態から
バルブの操作方向を検出する変化検出手段と、検出され
たバルブの操作方向を出力する出力手段と、を設け、オ
ペレータの負担が少なく、誤りのない効率的なプロセス
制御を行なうことができるようにした点にある。

本発明の第２の特徴はバルブを有するプロセスのプロセ
ス状態監視装置において、開／閉指令信号および全開／
全閉信号を入力する入力手段と、各信号の変化状態から
バルブの操作方向および異常発生を検出する変化検出手
段と、検出されたバルブの操作方向および異常発生を出
力する出力手段と、を設け、オペレータの負担が少な
く、誤りのない効率的なプロセス制御を行なうことがで
きるようにした点にある。

〔発明の実施例〕

以下本発明を図示する実施例に基づいて詳述する。第１
図に本実施例のブロック図を示す。ここで第８図に示す
従来例と同一構成要素については同一符号を付し説明を
省略する。本発明の特徴は従来例に更に、変化検出手段
４、異常検出手段５、プロセス出力装置９、および警報
装置１０を設けた点である。

まず変化検出手段４の動作について、第１図のブロック
図ならびに第２図および第３図に示す流れ図を参照しな
がら説明する。この変化検出手段４は、入力走査手段３
に与えられる全閉信号および全開信号を常時監視し、第
２図の流れ図に示す処理を行なう。即ち、はじめにステ
ップ１００で全閉信号に変化があるか否か判定される。
変化があった場合はステップ１０１で現在状態が全閉か
否か、即ち、現在全閉信号がONかOFFかが判断される。
現在状態が全閉でない場合はバルブが開き始めたという
ことを意味する。従って必ずバルブ開指令信号がONにな
っているはずである。そこでステップ１０２でこの開指
令信号を確認し、ONであればステップ１０３で開操作フ
ラグをセットし、OFFであればステップ１０４で異常状
態発生フラグをセットする。また、ステップ１０１で現
在状態が全閉である場合は、バルブの閉操作が完了した
ことを意味するので、ステップ１０５で閉操作フラグを
クリアする。

一方、ステップ１００で全閉信号に変化がなかった場合
はステップ１１０で全開信号に変化があるか否かが判定
される。ここで変化なしの場合は、結局全閉信号、全開
信号ともに変化がない場合であるから、第２図の流れ図
に示す処理は終了する。全開信号に変化があった場合は
ステップ１１１で現在状態が全開か否か、即ち、現在全
開信号がONが否かが判断される。現在状態が全開でない
場合は、バルブが閉じ始めたということを意味する。従
って必ず、バルブ閉指令信号がONになっているはずであ
る。そこでステップ１１２でこの閉指令信号を確認し、
ONであればステップ１１３で閉操作フラグをセットし、
OFFであればステップ１１４で異常状態発生フラグをセ
ットする。また、ステップ１１１で現在状態が全開であ
る場合には、バルブの開操作が完了したことを意味する
ので、ステップ１１５で開操作フラグをクリアする。

以上の処理を行なうことにより、バルブが開操作中であ
る場合にのみ開操作フラグが、また、バルブが閉操作中
である場合にのみ閉操作フラグが、それぞれセットさ
れ、操作方向が検出可能となるとともに、異常がある場
合には異常状態発生フラグがセットされる。

なお、第２図におけるステップ１０２，１０４，１１
２，１１４を省略したとしても充分に本発明の目的を達
成することができる。すなわち、ステップ１０１の判断
がＮＯであればステップ１０３に移り、ステップ１１１
の判断がＮＯであればステップ１１３に移るようにす
る。この場合、異常状態の発生を知ることはできなくな
るが、オペレータの負担は充分に軽減される。

第２図に示す流れ図の処理は、デジタルセンサ１−１か
ら与えられる信号のみに基づいて行なったが、アナログ
センサ１−２から与えられる信号、即ち、開度信号また
は流量信号をも併用して同様の処理を行なうことができ
る。この処理についての流れ図を第３図に示す。この処
理は一定時間ごとに開度信号をサンプリングし、開度変
化の有無を判断することによって行なわれる。まずステ
ップ２００で開度信号の値の現在値をサンプリングの前
回値と比較し、開度変化量を算出する。そしてステップ
２１０で開度変化の有無、即ち開度変化量が零か否かが
判断される。（実際には零か否かではなく、検出器のノ
イズ等を考慮し、ある規定値以内の変化については変化
なしとするのが好ましい。）開度変化がなければ開閉操
作は行なわれていないと判断し、ステップ２１１で開・
閉操作フラグをクリアする。開度変化がある場合はステ
ップ２２０で変化方向の正負が判断される。正方向、即
ちバルブが開きつつある場合には、ステップ２３０で開
指令信号がONであることを確認してステップ２３１で開
操作フラグをセットする。開指令信号がOFFの場合は何
らかの異常が発生していると考えられるのでステップ２
３２で異常状態発生フラグをセットする。一方開度変化
が負方向、即ちバルブが閉じつつある場合には、ステッ
プ２４０で閉指令信号がONであることを確認してステッ
プ２４１で閉操作フラグをセットする。閉指令信号がOF
Fの場合は何らかの異常が発生していると考えられるの
でステップ２４２で異常状態発生フラグをセットする。
最後にステップ２５０において開度信号の現在値を記憶
する。この値は次回のサンブリング時に前回値として参
照される。

なお、以上の処理は開度信号をサンプリングすることに
よって行なわれたが、流量信号をサンプリングしても同
様の処理が可能である。即ち、流量変化をそのまま開度
変化とみなして処理すればよいのである。但し、この場
合急激なバルブ操作を行なうと、一時的にバルブの出口
側の圧力が急変して流量変化が開度変化に追従しきれな
いことがある。その後、圧力は定常状態に戻り、流量変
化は開度変化に追従するようになるが、この一時的な急
変期間に誤動作が生じないようにするためには、圧力が
一定になるまで処理を行なわないようにすればよい。

このように第２図および第３図の流れ図に示す処理によ
り、開・閉操作フラグおよび異常状態発生フラグのセッ
トまたはクリアを行なうことができる。この開・閉操作
フラグおよび異常状態発生フラグの状態は入力データメ
モリ１１−１に記憶される。

続いて異常検出手段５の動作について第１図のブロック
図ならびに第４図および第５図に示すタイミング図を参
照しながら説明する。第４図は開指令信号と全閉信号と
を用いて異常検出を行なう場合のタイミング図である。
同図に示すように、異常検出手段５は入力走査手段３か
ら与えられる開指令信号と全閉信号とを常時監視し、全
閉信号がONの状態で開指令信号がOFFからONに変化した
場合、この変化と同時に第１の診断タイマを作動させ
る。プロセスが正常に動作していれば、バルブの開操作
が始まり、一定時間後に全閉信号はOFFとなるはずであ
る。そこで第１の診断タイマの設定時間ｔ１後に、全閉
信号のOFFを確認し、OFFとなっていなければ異常状態発
生フラグをセットし、入力データメモリ１１−１に記憶
する。以上は開指令信号と全閉信号とを用いた検出であ
るが、閉指令信号と全開信号を用いても同様の検出が可
能である。

第５図は開指令信号と開度信号とを用いて異常検出を行
なう場合のタイミング図である。同図に示すように、異
常検出手段５は入力走査手段３から与えられる開指令信
号がOFFからONに変化した場合、この変化と同時に第２
の診断タイマを作動させる。プロセスが正常に動作して
いれば、バルブの開操作が始まり、一定の時間おくれを
もって開度信号が変化するはずである。そこで第２の診
断タイマの設定時間ｔ２後に、開度信号の変化を確認
し、変化がなければ異常状態発生フラグをセットし、入
力データメモリ１１−１に記憶する。また、開指令信号
がONからOFFに変化した場合、この変化と同時に第３の
診断タイマを作動させる。プロセスが正常に動作してい
れば、バルブの開操作が停止し、一定の時間おくれをも
って開度信号の変化が停止し一定開度となるはずであ
る。そこで第３の診断タイマの設定時間ｔ３後に、開度
信号を確認し、変化があれば異常状態発生フラグをセッ
トし、入力データメモリ１１−１に記憶する。以上は開
指令信号と開度信号とを用いた検出であるが、閉指令信
号と開度信号とを用いて同様の検出が可能である。な
お、入力走査手段３から開度信号を受けて、この変化の
有無を判断するかわりに、前述したように変化検出手段
４で行なわれる開度信号の変化についての検出結果をそ
のまま取入れて変化の有無を判断してもよい。また、開
度信号のかわりに前述のように流量信号を用いることも
できる。

本実施例はプロセス出力装置９と警報装置１０とをそな
えており、異常検出手段５は入力データメモリ１１−１
内の異常状態発生フラグがセットされると、プロセス出
力装置９を介して警報装置１０に信号を送る。警報装置
１０はこの信号を受け警報を発する。

次に状態表示手段６の機能について第６図を参照しなが
ら説明する。同図（ａ）はＣＲＴ表示装置８の表示状態
を示し、同図（ｂ）は表示内容を示す。同図（ａ）の表
示状態のうち表示窓ａ，ｂ，ｃについては従来と同様の
表示がなされるが、検出状態表示窓ｄには本発明特有の
表示がなされる。この表示データの一例を同図（ｂ）に
示す。表示窓ｄには検出状態に応じて４とおりの表示が
なされる。即ち、開操作フラグがセットされている場合
は右向き矢印、閉操作フラグがセットされている場合は
左向き矢印、異常状態発生フラグがセットされている場
合は“異常”の文字がそれぞれ表示され、開・閉操作フ
ラグともクリアされている場合は何も表示されない。し
かもこれらの表示は検出信号に応じた色で表示される。
例えば全閉・全開信号がOFFの場合は黄色で、それ以外
の場合は開度信号を検出しているときは緑色で、流量信
号を検出しているときはシアン色で表示するようにし、
しかも異常状態発生フラグがセットされている場合はブ
リンク表示とする。

このような表示によって、バルブの操作方向が容易に把
握でき、バルブの開閉動作に伴なって新たに発生するプ
ラント事象に対しての状況予測が可能となる。即ち、プ
ラントの動的な状態を瞬時にとらえることができ、現在
のプラント状態に即した適切な操作を行なうことができ
る。また、バルブの駆動機構に異常が発生した場合には
この異常を直ちに知ることができる。ここで、本願発明
における「異常」とは、「ある状態」の表示をしている
ことに注意する必要がある。

すなわち、従来装置における「異常」とは、通常、セン
サ異常等のことを意味しているため、異常表示があった
場合、操作員はセンサ異常の有無を確認するだけであっ
たが、本願発明では、バルブ動作に関する情報と指令信
号との不一致を見ているため、操作員はこのような不一
致の原因となっている状態を確認すべきことになる。

例えば、本願発明では、動作方向をリミットスイッチで
判断し、ここで判断された情報と指令信号との不一致を
見ている。したがって、例えば開指令信号との不一致
は、「開指令信号が出ていないにもかかわらず、弁が開
き始めた状態」を表している。すなわち、弁が開方向に
変化したとき、開指令によるものかどうかを判断してい
るが、これは、現場での別の操作員の手動による操作、
あるいは操作員の操作がなかったにもかかわらず、弁が
圧力等の影響で開き始めてしまった状態等を表すことに
なる。したがって、本願の「異常」は、弁そのものは何
等異常ではなく、開指令がないのに弁が動作した状態等
を異常としている監視ということになる。

本発明の別な実施例として、変化検出手段４において、
単位時間あたりの開度変化率Ｄを次式により算出してこ
れをＣＲＴ表示装置に表示することもできる。

ここで、Ｖ（ｎ）は現在の開度信号値、Ｖ（ｎ−１）は
前回サンプル時の開度信号値、ｔ（ｎ）は現在の時刻、
ｔ（ｎ−１）は前回サンプル時の時刻である。開度変化
率Ｄの表示は例えば第７図に示すように、標準値を０と
して開方向および閉方向にアナログ的に指針を回転さ
せ、安全領域か危険領域かを表示させればよい。このよ
うな表示によりバルブの開閉操作をより安全に行なうこ
とが可能となり、また、バルブの経年変化の状態も知る
ことができる。

本発明の更に別な実施例として、バルブの操作スイッチ
上に操作方向を示す表示ランプを設けることもできる。
これは通常、バルブ操作スイッチ上には全閉または全開
を示す表示ランプが設置されているので、このランプを
そのまま利用して、例えば次のような表示を行なわせる
とよい。

（ｉ）閉操作フラグセット時には全開表示ランプを点滅
させ、全開信号がONになったときに該ランプを点灯させ
る。

(ii)閉操作フラグセット時には全閉表示ランプを点滅さ
せ、全閉信号がONになったときに該ランプを点灯させ
る。

(iii)中間開度にて停止したときは、点滅表示をやめ、
点灯表示とする。

(iv)異常状態発生フラグセット時には全閉・全開表示ラ
ンプともに点滅させる。

〔発明の効果〕

以上のように、第１の発明によれば、全閉信号及び全開
信号という二つの単純なバルブ位置信号のみを用いると
いう簡単な構成により、中間状態にあるバルブが、現
在、開動作中又は閉動作中のいずれであるのかをオペレ
ータが知ることが可能になる。

また、第２の発明によれば、第１の発明の構成に、開指
令信号及び閉指令信号の出力の有無を検出する手段を付
加する構成ににより、オペレータは何らかの異常の発生
を知ることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るプロセス状態監視装置のブロック
図、第２図および第３図は変化検出手段の動作を示す流
れ図、第４図および第５図は異常検出手段の動作を示す
タイミング図、第６図（ａ）（ｂ）は本発明に係る状態
表示手段の機能を示す説明図、第７図は本発明の別な実
施例における状態表示手段の機能を示す説明図、第８図
は従来のプロセス状態監視装置のブロック図、第９図
（ａ）（ｂ）は従来の状態表示手段の機能を示す説明図
である。１−１……デジタルセンサ、１−２……アナログセン
サ、２……プロセス入力装置、３……入力走査手段、４
……変化検出手段、５……異常検出手段、６……状態表
示手段、７……ＣＲＴ制御装置、８……ＣＲＴ表示装
置、９……プロセス出力装置、１０……警報装置、１１
−１……入力データメモリ、１１−２……出力データメ
モリ、１２……処理装置、ａ……開度表示窓、ｂ……流
量表示窓、ｃ……バルブ表示窓、ｄ……検出状態表示
窓。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バルブを有するプロセスのプロセス状態を
監視する装置であって、前記バルブ位置が全開であることを示す全開信号と、前
記バルブ位置が全閉であることを示す全閉信号と、を取
込む入力手段と、前記全閉信号のＯＮ・ＯＦＦ状態に変化があるか否かを
判断し、変化があると判断した場合には現在状態がＯＮ
であるかＯＦＦであるかを判断し、ＯＮであれば閉操作
フラグをクリアし、ＯＦＦであれば開操作フラグをセッ
トし、また、前記全開信号のＯＮ・ＯＦＦ状態に変化が
あるか否かを判断し、変化があると判断した場合には現
在状態がＯＮであるかＯＦＦであるかを判断し、ＯＮで
あれば開操作フラグをクリアし、ＯＦＦであれば閉操作
フラグをセットする変化検出手段と、前記開操作フラグおよび前記閉操作フラグのセットまた
はクリアの状態を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とするプロセス状態監視装置。
【請求項２】バルブを有するプロセスのプロセス状態を
監視する装置であって、前記バルブに対し開操作を行なうよう指示する開指令信
号と、前記バルブに対し閉操作を行なうよう指示する閉
指令信号と、前記バルブ位置が全開であることを示す全
開信号と、前記バルブ位置が全開であることを示す全閉
信号と、を取込む入力手段と、前記全閉信号のＯＮ・ＯＦＦ状態に変化があるか否かを
判断し、変化があると判断した場合には現在状態がＯＮ
であるかＯＦＦであるかを判断し、ＯＮであれば閉操作
フラグをクリアし、ＯＦＦであれば更に前記開指令信号
のＯＮ・ＯＦＦ状態を判断し、ＯＮであれば開操作フラ
グをセットし、ＯＦＦであれば異常状態発生フラグをセ
ットし、また、前記全開信号のＯＮ・ＯＦＦ状態に変化
があるか否かを判断し、変化があると判断した場合には
現在状態がＯＮであるかＯＦＦであるかを判断し、ＯＮ
であれば開操作フラグをクリアし、ＯＦＦであれば更に
前記閉指令信号のＯＮ・ＯＦＦ状態を判断し、ＯＮであ
れば閉操作フラグをセットし、ＯＦＦであれば異常状態
発生フラグをセットする変化検出手段と、前記開操作フラグおよび前記閉操作フラグ、ならびに前
記異常状態発生フラグのセットまたはクリアの状態を出
力する出力手段と、を備えたことを特徴とするプロセス状態監視装置。