JPH07182034A - プロセス監視装置の変化率警報装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 制御対象４の状態を監視するブロセス監視装
置２において、あまり重要でない誘発アラームが多発す
ることを未然に防止する。 【構成】 制御対象４から順次出力される監視データＤ
を常に最新の所定期間分Ｔ_L だけデータメモリ７に時系
列的に記録保持しておく。そして、規程の制御期間Ｔ_C
経過毎に、最新の所定期間内において、それぞれ期間長
さが異なる複数種類の時間帯Ｔ_L ，Ｔ_M ，Ｔ_S を指定
し、指定された各時間帯毎に、該当時間帯に所属する監
視データＤの実績変化率を算出し、算出された過去の各
時間帯における各実績変化率に基いて現在時刻から次の
制御期間Ｔ_C における予測変化率α_ESを算出する。そし
て、算出された予測変化率α_ESに基いて変化率の限界値
α_C を修正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各設備の状態を示す各
データを監視するプロセス監視装置に係わり、特に、監
視データの変化率が限界値を越えると警報（アラーム）
を出力するプロセス監視装置量の変化率警報装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】各種プラント設備，ビル管理施設，上水
道施設，下水道施設，トンネル施設等の公共施設におけ
る各機器や各設備における回転数，速度，流量，通行量
等のデータを監視するプロセス監視装置においては、何
等かの異常が発生したときに、例えば、ブザー，ＣＲＴ
装置，プリンタ等を用いて警報（アラーム）を出力する
ようにしている。

【０００３】この警報（アラーム）は大きく分けると、
各施設の機器自体の故障に起因する機器異常と、前述し
た監視データ自体の監視データ異常とがある。機器異常
には重大故障，軽微故障等に分類される。また、監視デ
ータ異常には、重大異常，中程度異常，ほとんど関心を
払わなくてもよい軽微異常とに分類される。

【０００４】これら各警報（アラーム）が同時に発生し
た場合における警報出力優先順位は当然重大故障及び重
大異異常が先に来る。したがって、プザーで異常を知ら
せる場合においては、当然優先順位が高い異常が先に発
報される。また、ＣＲＴ表示器においては、全ての優先
度の異常が同時に表示される場合があるが、この場合に
おいても、優先度に応じて赤，紫，黄等の色分け表示さ
れる。

【０００５】また、監視データは現在値，設定値，上下
警報設定値等の関連するパラメータをひとかたまりにし
てタグと呼んで扱われる。このタグの中には、上限異
常，下限異常や、監視データが短時間に激しく変化する
場合に発する変化率警報等が組込まれている。なお、警
報出力する場合の優先度は操作者が予め設定しておくこ
とが可能である。

【０００６】このように、プロセス監視装置で監視する
各機器や各監視データにおいて異常が発生した場合に重
要なものには高い優先度を割付け、さほど重要でない異
常に対しては低い優先度を割付けることによって、警報
（アラーム）発生時にブザーの種類，ＣＲＴ表示器の表
示色等で、容易に警報（アラーム）の種別を判断でき、
監視者はその警報（アラーム）に対して迅速に対処でき
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように各警報（ア
ラーム）に優先度を設定して、優先度毎に発報の仕方を
変えることによって、監視者が容易に異常種類を区別で
きるようにしたプロセス監視装置においてもまだ改良す
べき次のような課題があった。

【０００８】すなわち、発生する警報（アラーム）の量
が少ない場合は簡単に警報種類の区別が可能である。一
つの異常が発生して、この異常に関連して多数の関連す
る異常が発生した場合においては、最初に発生した異常
原因を解消すれば、関連する異常も自動的に解消する場
合も多い。しかし、上述した手法においては、上述した
事態になると同時に多数の警報（アラーム）が発生する
ので、重要な警報（アラーム）を見落とす場合がある。

【０００９】前述した上限異常や下限異常のような瞬時
値に対する警報（アラーム）は、誘発警報（アラーム）
が多数発生した場合、自動的に上限警報制限値や下限警
報制限値を変化させることであまり重要でない警報（ア
ラーム）が多発するのを抑制できる。

【００１０】しかし、監視データが規程の制御期間内に
おいて過度に変動した場合に発生する変化率警報におい
ては、監視データの変化率の傾向を監視者が過去の監視
データの推移や経験などから判断して設定しているため
に、簡単に変化率警報の発報範囲を変更することができ
ない。

【００１１】よって、ときとして、あまり重要でない警
報（アラーム）が多発することになる。本発明はこのよ
うな事情に鑑みてなされたものであり、データメモリに
時系列的に記録保持している過去の監視データを用い
て、次の制御期間における監視データの変化率を予測す
ることによって、変化率警報の限界値を自動的に最適値
に修正でき、あまり重要でない警報（アラーム）が多発
することを未然に防止できるプロセス監視装置の変化率
警報装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に本発明の変化率警報装置は、制御対象の状態を監視
し、規程の制御期間内における監視データの変化率が限
界値を越えると警報出力するプロセス監視装置に適用さ
れる。

【００１３】そして、本発明においては、制御対象から
順次出力される監視データを常に最新の所定期間分だけ
時系列的に記録保持するデータメモリと、規定の制御期
間経過毎に、最新の所定期間内において、それぞれ期間
長さが異なる複数種類の時間帯を指定する時間帯指定手
段と、時間帯指定手段により指定された各時間帯毎に、
該当時間帯に所属する監視データの実績変化率を算出す
る変化率算出手段と、変化率算出手段にて算出された過
去の各時間帯における各実績変化率に基いて現在時刻か
ら次の制御期間における予測変化率を算出する変化率予
測手段と、変化率予測手段にて算出された予測変化率に
基いて変化率の限界値を修正する限界値修正手段とを備
えている。

【００１４】

【作用】このように構成されたプロセス監視装置の変化
率警報装置においては、予め設定された制御期間が終了
する毎に、データメモリに記憶保持されている最新の所
定期間内の監視データに対して、例えば長期，中期，短
期とう言うようにそれぞれ期間長さが異なる複数種類の
時間帯が指定される。そして、各時間帯に所属する各監
視データの変化率（実績変化率）が算出される。そし
て、この各期間長さが異なる時間帯における各変化率
（実績変化率）から、次の制御期間内における変化率が
予測される。この予測された変化率に基づいて次の制御
期間における変化率の限界値が算出される。具体的に
は、今回算出された予測変化率に基づいて現在設定され
ている変化率の限界値が修正される。

【００１５】よって、次の制御期間においては、過去の
監視データの傾向（トレンド）に従った合理的な限界値
が自動設定される。その結果、あまり重要でない警報が
多発することが未然に防止される。

【００１６】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。図２は実施例の変化率警報装置を有するプロセス監
視装置が組込まれた上水道プラントを示す模式図であ
る。

【００１７】伝送路１に対して複数のプロセス監視装置
２及び複数のプロセス制御装置３が接続されている。各
プロセス制御装置３には、自己が担当するポンプ，バル
ブ，流量計，水位計等のプラントを構成する各機器４が
接続されている。

【００１８】各プロセス制御装置３は自己の担当する各
機器４のデータ（監視データ）に基づいて、該当データ
が最適値になるように各機器４の動作を制御する。同時
に、各プロセス制御装置３は例えば一定のデータ採取周
期Ｔ₀ 毎に自己が採取したデータ（監視データ）を伝送
路１を介してプロセス監視装置２へ送出する。

【００１９】また、各プロセス制御装置３は自己の担当
する各機器４自体の故障に起因する異常を検出すると、
この異常情報をプロセス監視装置２へ送出する。さら
に、各プロセス制御装置３は、自己の記憶部内に各監視
データ毎に上限値，下限値等基本的な許容範囲を記憶保
持しており、各機器４から採取したデータ（監視デー
タ）が許容範囲を外れた場合は、該当監視データに対す
る警報（アラーム）をプロセス監視装置２へ送出する。

【００２０】各プロセス監視装置２は、監視員が常駐し
ている中央管理室内に据付られており、例えば図１に示
すように構成されている。各種情報処理を行うＭＰＵ
（マイクロプロセッサ）５に対して、ＣＲＴ表示器６ａ
とキーボード６ｂとＣＲＴ表示器６ａの前面に取付けら
れたタッチパネル６ｃからなる複数のＭ／Ｍ装置（マン
・マシン装置）６が接続されている。さらに、ＭＰＵ５
に対して、内部にデータメモリが形成されたハードディ
スク７、制御プログラム等の固定データを記憶するＲＯ
Ｍ８，各プロセス制御装置３から受信した各監視データ
等の可変データを一時記憶するＲＡＭ９、警報（アラー
ム）をブザー音又は音声出力するスピーカ１０、伝送路
１に接続されたインタフェース（Ｉ／Ｆ）１１が接続さ
れている。

【００２１】前記ＲＡＭ９内には、一定周期Ｔ₀ で受信
した各監視データを一時記憶するデータバッフアの他
に、各プロセス制御装置３から送信されてくる各種警報
（アラーム）相互間の発報優先順位や、該当警報（アラ
ーム）をＣＲＴ表示器６ａ又はスピーカ１０のいずれに
警報出力するかを示す情報や、ＣＲＴ表示器６ａに表示
する場合の表示フォーマット等の情報が記憶されてい
る。また、受信した各種警報（アラーム）を一時記憶す
る。

【００２２】また、前記ハードディスク７内には、図６
に示すように、一定のデータ採取周期Ｔ₀ 毎に、各プロ
セス監視装置３から送信されてきた各機器４の監視デー
タＤを採取した時刻ｔと共に時系列的に記憶するデータ
メモリが形成されている。データメモリの記憶容量にも
一定の限界があるので、新規に監視データＤを書込む毎
に、最も古い時刻ｔ_S の監視データを破棄する。すなわ
ち、このデータメモリには、常に、最新の所定期間Ｔ_L
分の監視データＤが記憶保持されている。

【００２３】また、プロセス監視装置２は各プロセス監
視装置３から警報（アラーム）が入力されると、この警
報（アラーム）を発報する。図３はプロセス制御装置３
から警報（アラーム）が入力された場合におけるプロセ
ス監視装置２の動作を示す流れ図である。

【００２４】プロセス制御装置３から警報（アラーム）
が入力されると、受信タスク１２が起動される。受信タ
スク１２は受信した警報（アラーム）を警報タスク１３
へ転送する。警報タスク１３は、ＲＡＭ９に記憶されて
いる該当警報（アラーム）種類の優先順位や、スピーカ
１０とＣＲＴ表示器６ａとのいずれに警報出力すべきか
を読取る。そして、同じくＲＡＭ９に格納する。

【００２５】表示タスク１４は、ＲＡＭ９に警報（アラ
ーム）が書込まれると、該当警報（アラーム）が表示出
力すべき警報（アラーム）の場合は、この警報（アラー
ム）をＣＲＴ表示器６ａに指定されたフォーマットで表
示出力する。

【００２６】同様に、ブサータスク１５は、ＲＡＭ９に
警報（アラーム）が書込まれると、該当警報（アラー
ム）が鳴動出力すべき警報（アラーム）の場合は、この
警報（アラーム）をスピーカ１０で発報出力する。

【００２７】また、前記ＭＰＵ５は、電源投操作等によ
って、システムが起動されると、図４に示す変化率の設
定処理又は修正処理を実行するようにプログラム構成さ
れている。

【００２８】システムリセットが解除され、流れ図が開
始されると、Ｐ１において、通常の初期化処理を実施す
る。次に、Ｐ２において、図３で示した傾向判断タスク
１６が起動され、ハードディスク７のデータメモリに記
憶されているデータを読出す。次に、図６に示すよう
に、データメモリの全記憶容量に対応する期間を長期期
間Ｔ_L と設定して、この長期期間Ｔ_L の全ての監視デー
タＤに亘る最大値Ｄmax，最小値Ｄmin を検出し、かつ
平均値Ｄmel を算出する。そして、これらの値から、こ
の長期期間Ｔ_L における実績の変化率α_L を算出する
（Ｐ４）。

【００２９】変化率α_L ＝（Ｄmax −Ｄmin ）／Ｄmel 次に、図６に示す全部のメモリ容量を例えば３等分した
場合における各中期期間Ｔ_M1，Ｔ_M2，Ｔ_M3を設定する
（Ｐ５）。そして、長期期間Ｔ_L の場合と同様に、各中
期期間Ｔ_M1，Ｔ_M2，Ｔ_M3における各平均値Ｄme1 ，Ｄme
2 ，Ｄme2 及び各実績の変化率α_M1，α_M2，α_M3を算出
する（Ｐ６）。

【００３０】さらに、図６に示すように、現在時刻ｔ_A
を含む最も短い１つの短期期間Ｔ_Sを設定する（Ｐ
７）。そして、該当短期期間Ｔ_S 内における平均値Ｄme
s ，実績の変化率α_S を算出する（Ｐ８）。

【００３１】次に、各中期期間Ｔ_M1，Ｔ_M2，Ｔ_M3におけ
る各平均値Ｄme1 ，Ｄme2 ，Ｄｍｅ２から、図５に示す
ように、現在時刻ｔ_Ａ 以降の次の制御期間Ｔ_C におけ
る予想平均値Ｄmee を算出する。具体的には、予想平均
値Ｄmee は各平均値Ｄme1 ，Ｄme2 ，Ｄme2 を時間経過
方向に次の制御期間Ｔ_C （＝ｔ_A 〜ｔ_A+1 ）の１／２だ
け延長した場合の値としている。そして、求めた予想平
均値Ｄmec を長期期間Ｔ_Lの平均値Ｄmel と短期期間Ｔ_S
の平均値Ｄmes で修正している（Ｐ９）。

【００３２】さらに、各中期期間Ｔ_M1，Ｔ_M2，Ｔ_M3にお
ける各変化率α_M1，α_M2，α_M3から、同様の手法によっ
て図５に示す次の制御期間Ｔ_C における予想変化率α_ES
を算出する。求めた予想変化率α_ESを長期期間Ｔ_L の変
化率α_L と短期期間Ｔ_S の変化率α_S で修正する（Ｐ１
０）。

【００３３】このように算出された次の制御期間Ｔ_C に
おける予想変化率α_ESから予め設定された余裕率を乗算
して、次の制御期間Ｔ_C における限界変化率α_C を決定
する。（Ｐ１１）。そして、前記ＲＡＭ９に記憶されて
いる限界変化率αを今回求めた限界変化率α_C に更新す
る。なお、前記余裕率は、予想変化率α_ESの誤差を考慮
して設定された予想変化率α_ESに対する限界変化率α_C
の余裕率である。

【００３４】そして、次の制御期間Ｔ_C における予想平
均値Ｄmec と今回更新した限界変化率α_C から次の制御
期間Ｔ_C における上限値Ｒ_H ，下限値Ｒ_L を算出して、
前記ＲＡＭ９に設定する（Ｐ１２）。

【００３５】そして、一つの制御期間Ｔ_C が経過すのを
待って、Ｐ２へ戻り、再度傾向判定タスク１６を起動す
る。このように構成されたプロセス監視装置の変化率警
報装置によれば、ハードディスク７のデータメモリに時
系列的に記憶保持している所定期間分の各監視データに
おける長期期間Ｔ_L ，中期期間Ｔ_M1，Ｔ_M2，Ｔ_M3、短期
期間Ｔ_S の各実績変化率α_L ，α_M1，α_M2，α_M3，α_S
の傾向から次の制御期間Ｔ_C における限界変化率α_C を
算出している。

【００３６】したがって、従来は監視者が過去の監視デ
ータを観察して次の制御期間Ｔ_C における限界変化率を
判断して設定していたのが、実施例装置においては、自
動的に最適の限界変化率が設定される。したがって、監
視データの変化率αが中期的又は長期的に上昇傾向にあ
ったり、又は低下傾向にあったとしても、限界変化率が
この傾向に従って自動的に変化する。よって、この変化
率αの警報（アラーム）が実際に発報される確率が小さ
くなる。

【００３７】この変化率αの警報（アラーム）が、他の
重大な警報（アラーム）に比較して、さほど重要でない
とすると、あまり重要でない警報（アラーム）が多発す
るのが未然に防止できる。

【００３８】その結果、プラントの監視者は重要な異常
に起因する警報（アラーム）を見落とすとことがなくな
り、プラント異常を早期に発見でき、異常に対応した適
切な処理を短時間に実施できる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の変化率警報
装置によれば、データメモリに時系列的に記録保持して
いる過去の監視データを用いて、次の制御期間における
監視データの変化率を予測することによって、変化率警
報の限界値を自動的に最適値に修正でき、あまり重要で
ない警報（アラーム）が多発することを未然に防止で
き、プロセス監視装置全体の操作性及び信頼性を大幅に
向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係わる変化率警報装置が
組込まれたプロセス監視装置の概略構成を示すブロック
図

【図２】 同プロセス監視装置が組込まれたプラントを
示す模式図

【図３】 同プロセス監視装置の動作を示す流れ図

【図４】 同実施例変化率警報装置の動作を示す流れ図

【図５】 同変化率警報装置における次の制御期間及び
監視データの変動を示す図

【図６】 同プロセス監視装置のハードディスクに記憶
された監視データの変化を示す図

【符号の説明】

１…伝送路、２…プロセス監視装置、３…プロセス制御
装置、４…機器、５…ＭＰＵ、６…Ｍ／Ｍ装置、６ａ…
ＣＲＴ表示器、６ｂ…キーボード、７…ハードディス
ク、９…ＲＡＭ、１０…スピーカ、１６…傾向値判断タ
スク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象の状態を監視し、所定の制御期
   間内における監視データの変化率が限界値を越えると警
   報出力するプロセス監視装置の変化率警報装置におい
   て、 前記制御対象から順次出力される監視データを常に最新
   の所定期間分だけ時系列的に記録保持するデータメモリ
   と、 規定の制御期間経過毎に、前記最新の所定期間内におい
   て、それぞれ期間長さが異なる複数種類の時間帯を指定
   する時間帯指定手段と、 この時間帯指定手段により指定された各時間帯毎に、該
   当時間帯に所属する監視データの実績変化率を算出する
   変化率算出手段と、 この変化率算出手段にて算出された過去の各時間帯にお
   ける各実績変化率に基いて現在時刻から次の制御期間に
   おける予測変化率を算出する変化率予測手段と、 この変化率予測手段にて算出された予測変化率に基いて
   前記変化率の限界値を修正する限界値修正手段とを備え
   たプロセス監視装置の変化率警報装置。