JPH11510898A - プロセスに於ける欠陥センサの検出と特定を行うための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 関連するセンサ出力信号をそれぞれが生成するセンサのセットを有するプロセス制御システム内の欠陥センサを検出するための方法及び装置が提供される。この方法及び装置は、主成分分析を使用してセンサ出力信号からセンサ評価信号のセットを生成し、次に、センサのそれぞれに対して有効性指標を２つの残差の比として決定し、ここで、各残差はセンサ出力信号とセンサ評価信号との間の差の異なる測定値を表している。決定された有効性指標は、次に、センサの一つに欠陥が生じたことを検出し、及び／又はセンサのどの一つに欠陥が生じているかを特定するために使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 プロセスに於ける欠陥センサの 検出と特定を行うための方法及び装置 技術分野 本発明は、プロセス内のプロセスパラメータを測定するためのセンサのセット を含むプロセスコントローラに関し、更に詳細には、それに関連するそれらのセ ンサの一又はそれ以上の欠陥を検出し及び特定するプロセスコントローラに関す るものである。 技術背景 典型的には、プロセス制御システムは、プロセスの運転中の種々のプロセスパ ラメータ測定するセンサのセットと、検出されたパラメータに基づいてプロセス を制御するプロセスコントローラとを含んでいる。このようなセンサのセットの 測定値に応答してプロセスを制御する多くの方法が知られているが、一又はそれ 以上のセンサが、偽りの又は不正確な測定を生じるような欠陥を生じると、プロ セスの制御の特有の問題を生じる。もし欠陥を生じたセンサが著しく不正確な値 を反映し、及び／又はセンサの欠陥が短時間内に検出されなければ、プロセスコ ントローラは、プロセスを望ましくない又は有害な方向へ制御を行うことになる 。 センサの欠陥は種々の方法で発生し得るが、センサの欠陥は、センサバイアス の欠陥、センサのドリフトの欠陥、センサの精度の低下の欠陥、及び完全なセン サの欠陥の４つのカテゴリーの一つに要約される。 センサ内に現れる欠陥の種々のタイプが図１ａ〜１ｄに示さ れており、白丸の点は真の値と計測されているプロセスパラメータの実際の値と を示し、黒丸は欠陥のあるセンサの出力を表している。図１ａはセンサのバイア スの欠陥を示し、センサは実際のプロセスパラメータに定数のバイアス値を加え ている。図１ｂは、センサの完全な欠陥を表し、センサの出力は一定であるか、 又はプロセスパラメータの実際の値に無関係な方法で失墜している。図１ｃはセ ンサのドリフト欠陥を示しており、センサの出力は、定数の駆動関数を有する自 己相関項がプロセスパラメータの実測値に加えられている。図１ｄは、センサの 精度が低下する欠陥を示しており、センサの出力は、プロセスパラメータの実測 値にランダムなノイズ項に加えられている。 プロセス制御システム内のセンサが上記で特定した形式の一つの欠陥を生じた ときに決定を行い、このような欠陥が生じたことをオペレータに知らせるコント ローラは公知である。プロットセンサに欠陥が生じたときを決定する一つの従来 技術の方法は、プロセス制御システムに関連するセンサのセットのそれぞれに対 するセンサ評価信号を、センサによって出される実際のセンサ出力信号から計算 する公知の数学的ルーチンを使用する。次に、この方法は、もしセンサ評価信号 とセンサ出力信号との間の誤差が予め決められたしきい値よりも大きければ、そ の方法はプロセス制御システムのセンサの一つに欠陥が生じたことを検出する。 センサ評価信号のセットを得るのに使用される従来技術による数学的ルーチン は、主成分分析（ＰＣＡ）である。ＰＣＡは、相関関係のあるセンサの測定値の ような相関変数のセットを、相関関係のない変数のより小さいセットに変換する 変換技術である。この変換技術の効果は、例えばセンサ測定値のセットの座標系 を、オリジナルの座標システムに於けるより数の少ない 座標軸上のセンサ測定値によって表現される情報の配列を生ずるように、回転さ せることである。この変換は、互いに高度に相関するこれらの変数を単一の変数 として取り扱われることを許容することにより、変数の圧縮をもたらす。プロセ スに対してＰＣＡが行われた後、ｍ個のセットの相関関係のない変数又は主成分 、一般的にはｔ₁、ｔ₂，．．．ｔ_mとして言及されるが、これは変数のオリジナ ルのセットにある情報の殆どを表す。ＰＣＡはGeladi,Kowalski,"Partial Least -Squares Regression：A Tutorial,”185 Analytica ChimicaActa 1(1986)に一 般的に記載されており、その開示は参照によってここに取り入れられる。 重要なのは、ｎ個のセンサを有する特定のプロセスに対する主成分ｔ₁、ｔ₂， ．．．ｔ_mの決定に於いて、主成分の重み係数Ｐ_ij（ここで、ｉは１から主成分 の数ｍまで変化し、ｊは１からセンサの数ｎまで変化する）は、主成分の適当な 主成分重み係数との積が、それぞれセンサｓ₁，ｓ₂．．．ｓ_mによって計測され るセンサ出力信号ｘ₁，ｘ₂．．．ｘ_mに近似的に等しいセン 決定される。一般的には： ここで、ｘ_j ＝ｊ番目のセンサ出力信号； ｔ_i ＝ｉ番目の主成分； Ｐ_ij＝ｉ番目の主成分とｊ番目のセンサに関する主 成分重み係数であり、ここでｉは１からｍまで 変化し、ｊは１からｎまで変化する； ｍ ＝システムに関連する主成分の数；及び ｎ ＝システムのセンサの数。 式（１）は以下のようにベクトル形式で表される： トル ｔ＝ｍ個の主成分を有する長さｍの行ベクトル Ｐ＝ｍ個の主成分重み係数のｎ個のセットを有する長 さｎのマトリックス ｘ＝ｎ個のセンサ出力信号を有する長さｎの行ベクト ル^T は、関連するマトリックスの転置を表す。 ひとたび全てのｉ＝１からｍ及びｊ＝１からｎに対する主成分の重み係数Ｐ_ij が特定のプロセスについて決定されると、これらの主成分重み係数は、公知のＰ ＣＡ技術のどのような期間 用することができる。より詳細には、センサ評価信号は式（１）及び（２）によ って決定することができ、ここでは、主成分ｔ₁〜ｔ_mが、主成分の重み係数Ｐ_ij とセンサ出力信号ｘ₁〜ｘ_nからその期間について計算される。 多くのセンサを有するどのような特定のシステムについても使用される主成分 重み係数を定義する方法は、従来技術に於いて知られ、Geladi，Kowalski,"Part ial Least-Squares Regression: A Tutorial,”185 Analytica Chimica Acta 1( 1986)と、Wise，Ricken,"Recent Advances in Multivariate Statistica l Process Control: Improving Robustness and Sensitivity,”IFAC Internati onal Symposium，ADCHEM '91，Toulouse France，pp.125-130（1991）とその引 用文献に、一般的に記載されている。一般的に、主成分の分析を使用して材料成 分と物質のポリマー的性質とを測定する方法は、Smith，米国特許第5,420,508号 と、Dechene et al.米国特許第5,408,181号とに記載されている。主成分の抽出 と主成分の変換を使用する信号データ処理は、Russo，米国特許第5,377,305号及 びSirat et al．米国特許第5,379,352号に記載されている。Haramaty他の米国特 許第5,406,502号は、主成分分析を使用して装置の正常な運転を示す多次元仮想 センサ空間を規定する装置の操作性を測定するためのシステムが開示している。 図２は、５つのセンサＳ₁〜Ｓ₅を有するプロセスで使用するための主成分分析 変換ルーチンを図示している。このルーチンは、２つの主成分ｔ₁及びｔ₂と、セ ンサＳ₁〜Ｓ₅によって生成されるセンサ出力信号ｘ₁，ｘ₂．．．ｘ₅の、センサ 評価信号 ように、センサ出力信号ｘ₁，ｘ₂．．．ｘ₅は、主成分重み係数Ｐ_ijの予め決め られたセットと乗算されて、２つの主成分ｔ₁及びｔ₂を得る。主成分ｔ₁及びｔ₂ は、次に、主成分重み係数Ｐ_ij（ここで、ｉは１から２まで変化し、ｊは１から ５まで変化す センサ出力信号ｘ₁，ｘ₂．．．ｘ₅にほぼ等しい。 上述のように、従来技術のシステムは、プロセス制御システムのセンサＳ₁〜 Ｓ_nの一つが欠陥を生じたことを、センサ評価 誤差の２乗の総和として定義される誤差信号ｅを計算することにより、典型的に 検出する。より詳細には、誤差信号は、通常、以下のように定義される： これらの従来技術のシステムに於いて、誤差信号ｅが予め決められた値に近づ いたとき、システムはセンサＳ₁〜Ｓ_nの一つが欠陥を生じていることを示す。典 型的には、これらの従来技術のシステムは、単に各センサの出力信号とセンサ評 価信号と 差の最も大きいペアに関係するセンサを欠陥を生じたセンサとして特定すること により、どのセンサに欠陥が生じたかを評価する。しかしながら、通常の（欠陥 のない）センサは、どのようなときに於いてもこのような直線的な比較を使用す れば欠陥センサの誤った特定に導くような大きな誤差を有しているという事実に より、欠陥を生じているセンサを特定するこの方法は、そんなには正確ではなく 、又は信頼性のあるものではない。 発明の概要 本発明は、一又はそれ以上のセンサの欠陥を素早く正確に検出し、信頼性のあ る方法でどのセンサに欠陥が生じているを特定することができるプロセス制御を 提供する。特に、本発明は、センサ評価信号のセットを決定するために、センサ 出力信号のセットに対する主成分分析のような相関分析を行い、そして、センサ 評価信号とセンサ出力信号との差の関数として決定される一又はそれ以上の残差 に基づいて、各センサについてのセンサ有効性指標を決定する方法及び装置を提 供する。センサ有効 性指標は、センサのうちのどの一つに欠陥を生じているかを決定するのに用いら れる。 本発明の一つの見地によれば、それぞれが関連するセンサ出力信号を生成する センサのセットを有するプロセス制御システム内の欠陥センサの検出に用いられ る方法及び装置が提供される。この方法及び装置は、例えば主成分分析を使用し てセンサ出力信号からセンサ評価信号のセットを生成し、センサ評価信号から複 数のセンサのそれぞれに対するセンサ有効性指標を決定する。この方法及び装置 は、次に、センサの一つに欠陥を生じているかを確かめるためにセンサの一つに 関連するセンサ有効性指標を使用する。もし必要なら、対話的及び／又は適応的 にフィルターをかけることもできる。 好ましくは、センサの何れか一つに関連するセンサ有効性指標は、それぞれが センサ評価信号とセンサ出力信号との差を示す２つの残差の関数として決定され る。残差の一つは、有効性指標が決定されつつある特定のセンサとは独立した方 法、例えば、センサ評価信号とセンサ出力信号との間の差の２乗の総和により計 算され得る。しかし、他方の残差は、有効性指標が決定されつつある特定のセン サの関数として決定され、一実施態様では、センサ評価信号を求めるために主成 分分析によって使用される重み係数に関係する相互相関マトリックスの関数であ る。最も好ましくは、特定のセンサに対する有効性指標は、この２つの残差の比 として決定される。 本発明の他の見地では、それぞれが関連するセンサ出力信号を生成する多重セ ンサを有するプロセスに於ける欠陥センサを特定するための方法及び装置は、セ ンサ出力信号からセンサ評価信号のセットを決定するために相関分析を使用し、 センサ出力信号とセンサ評価信号との間の誤差を表す一又はそれ以上の 残差を計算する。この方法及び装置は、センサの一つに欠陥を生じているかどう かを、一又はそれ以上の残差から決定し、センサの一つに欠陥を生じていると決 定されたときに、それぞれのセンサに対して有効性指標を残差の関数として計算 する。欠陥を生じている特定のセンサは、計算された有効性指標から特定される 。オペレータは、どれが欠陥センサかを告知される。 このプロセス制御システムは、欠陥センサが検出され特定されたときは、欠陥 センサによる出力信号の代わりに、欠陥センサに関連するセンサ評価信号に従っ てプロセスを制御するように運転される。 ２つの残差の比の関数として有効性指標のセットを計算する本発明の方法は、 本発明の有効性指標が、欠陥センサを特定する従来技術に使用される標準より、 センサ出力信号及びセンサ評価信号に存在するどのようなノイズからも影響をあ まり受けないため、欠陥を生じている特定のセンサを特定する点に於いて、従来 技術よりも信頼性が高い。また、本発明によって遂行されるように、２つの残差 の比として有効性指標のセットを計算することは、異なる有効性指標の間の差を 増大させ、換言すれば、有効性指標のセットの一つが下がれば、他方は上がる。 結果として、本発明の有効性指標を使用してどの特定のセンサに欠陥を生じたか を検出することは、互いに関連性のない欠陥センサ特定指標を使用する従来技術 の方法よりも、より容易である。 図面の簡単な説明 図１ａ〜１ｄは、センサに典型的に見られるセンサ欠陥のタイプを表すグラフ を含んでいる； 図２は、主成分分析ルーチンに従ってセンサ出力信号からセンサ評価信号が得 られる方法のグラフ説明図を含んでいる； 図３は、本発明による欠陥センサの検出と特定のための装置を有するプロセス コントローラを示すブロックダイヤグラムを含んでいる； 図４は、図３の欠陥センサ特定装置及び再構築ブロックを図示するブロックダ イヤグラムを含んでいる； 図５は、本発明により欠陥センサを検出し特定する方法を図示するフローチャ ートを含んでいる； 図６は、プロセス制御システムの６個のセンサのセットのそれぞれに対するセ ンサ有効性指標のグラフを含んでいる； 図７は、図６に関連するプロセス制御システムのために計算された残差を図示 するグラフを含んでいる；及び 図８は、本発明に従って、欠陥センサを検出し特定するための更なる方法を図 示するフローチャートを含んでいる。 詳細な説明 図３を参照すれば、プロセス制御システム１０がプロセス１２の制御に採用さ れている。プロセス制御システムに於いては典型的であるが、コントローラ１４ は、センサ１６のセットと欠陥センサ特定装置及び再構築ブロック１８と、和回 路網２０とを有するフィードバックループによって生成される信号に従って、プ ロセス１２を制御する。センサ１６のセットは、独立したセンサＳ₁、Ｓ₂．．． Ｓ_n（ここでｎはセンサの全数である）を任意の数だけ有しており、それぞれは 、温度及び／又は圧力のような一又はそれ以上のプロセスパラメータを計測する 。センサＳ₁、Ｓ₂．．．Ｓ_nはそれぞれ、計測されたプロセスパラメータを示す センサ出力信号ｘ₁，ｘ₂...ｘ_nを出力し、ブロック１８にこれらの出力信号を供 給する。もし必要なら、センサ１６のセットは余分なセンサ、即ち、プロセス１ ２の同じか又は異なる位置で同様の又は関連あるプロセスパラメータを測定す る２つ又はそれ以上のセンサを含んでいてもよい。 欠陥センサ及び再構築ブロック１８は、センサ出力信号ｘ₁〜ｘ_nを解析し、そ して、センサＳ１，Ｓ₂．．．Ｓ_nにそれぞれ関 る。次に、ブロック１８はセンサの一つに欠陥を生じているかを検出し、もしそ うなら、センサＳ１，Ｓ₂．．．Ｓ_nのどれに欠 して特定する。もしブロック１８がセンサＳ１，Ｓ₂．．．Ｓ_nの何れにも欠陥が 生じていないと決定したときは、ブロック１８はセンサ出力信号ｘ₁〜ｘ_nを表す 信号をバス２２を介して和回路網２０に供給する。和回路網２０は、センサ出力 信号ｘ₁〜ｘ_nを表す信号を一又はそれ以上のセットポイント値と比較して誤差信 号のセットを決定し、これは、続いて、プロセス１２の制御に使用するためにプ ロセスコントローラ１４に供給される。 もしブロック１８がセンサＳ１,Ｓ₂．．．Ｓ_nの一つに欠陥を検出したら、ブ ロック１８はどのセンサに欠陥が生じたか、以後欠陥センサＳ_fとして言及する が、を検出し、センサ出力信号を和回路網２０に送る前に、欠陥センサＳ_fよっ て生成されるセンサ出力信号ｘ_fを、欠陥センサＳ_fのために計算されたセン センサＳ_fについて、適当なアラーム若しくはメッセージをコンピュータ端末若 しくはコントロールボードに送ることにより、又は欠陥センサの存在をオペレー タに示す他の望ましい方法を使用することにより、ユーザ又はオペレータに警告 し、これによって、オペレータが欠陥センサＳ_fを修理し又は交換し得るように する。このような方法で、ブロック２０はオペレータに欠陥センサの存在を警告 する一方、同時にコントローラ１４が欠陥センサの測定に基づいてプロセス１２ を制御するのを防止す る。 この置き換え技術の結果として、プロセスコントローラ１４は、欠陥センサの 存在下、測定されているプロセスパラメータの実際の値と殆ど又は全く関係のな い欠陥センサの出力信号ｘ_fに代えて、欠陥センサＳ_fによって測定されているパ ラメータの値の評価に従い、プロセス１２を制御する。この制御方法は、センサ の一つに欠陥が生じたときにプロセス１２のより正確な制御を可能に、このこと は核プロセス制御システムのようなプロセス制御システムでは重要である。 プロセス１２はどのようなタイプのプロセスであってもよいし、プロセスコン トローラ１４は、比例積分（ＰＩ）コントローラ、比例積分微分（ＰＩＤ）コン トローラ、ファジー論理コントローラ、又は一又はそれ以上の制御信号をプロセ ス１２のために生成する望ましいタイプのようなどのようなものであってもよい 。プロセス制御システム１０は、センサＳ１，Ｓ₂．．．Ｓ_nによって測定される ようなプロセス１２の一又はそれ以上の出力に応答して、プロセス１２の運転の 間にコントローラ１４を再調節するチューナ（図示せず）を含んでいてもよい。 使用し得るコントローラ及び／又はチューナは、その開示がここに参照によって 取り入れられる米国特許第５，２８３，７２９号、「自動チューニングを行うフ ァジー論理制御のための方法及び装置」と題された1993年８月１１日の米国特許 出願第０８／１０５，９９９号、「プロセスコントローラを自動的にチューニン グするシステム及び方法」と題された1993年５月２８日の米国特許出願第０８／ ７０７，０９０号、及び／又は「非線型プロセスコントローラに於ける制御パラ メータの適用及び応用方法」と題された1995年２月２１日の米国特許出願第０８ ／３９１，７１７号に記載され、これらの全てが、本発明の譲受人に 譲渡され、それぞれの開示はここに参照によって取り入れられる。 図４を参照すれば、センサ欠陥特定装置及び再構築ブロック１８がより詳細に 示されている。マイクロプロセッサ又はコンピュータの他の望ましいタイプを使 用して装備され得るブロック１８は、センサアナライザ２６及び制御ライン３０ を通じてセンサアナライザ２６に結合したマルチプレクサ２８を包含している。 適切にプログラムされたデジタル若しくはアナログのコンピュータ、マイクロプ ロセッサ又は他の望ましい処理機を有し得るセンサアナライザ２６は、センサ出 力信号ｘ₁〜ｘ_nに応答し、そして、センサＳ₁〜Ｓ_nのそれぞれに関連するセンサ レクサ２８に供給される。 センサアナライザ２６がセンサＳ₁〜Ｓ_nの何れもが欠陥を生じていないことを 決定したとき、マルチプレクサ２８はセンサ出力信号ｘ₁〜ｘ_nを直接図３の和回 路網２０にバス２２を通じて供給する。しかし、センサアナライザ２６がセンサ Ｓ₁〜Ｓ_nの一又はそれ以上に欠陥を生じたことを決定したとき、センサアナライ ザ２６はアラーム信号又はエラーが発生したことを示す他の信号をオペレータに 信号ライン３２を介して送る。また、センサアナライザ２６は、特定のセンサに 欠陥が生じたことを決定し、そうするに際して、欠陥センサＳ_fに関連するセン サ評 に代えて、（図３の）和回路網２０に送るように、制御ライン３０を介してマル チプレクサ２８を制御する。センサアナライザ２６はまた、一又は複数の欠陥セ ンサを示す信号を信号ライン３２を介してオペレータに送る。このように、セン サアナラ イザ２６は、マルチプレクサ２８と組み合わせて、センサＳ₁〜Ｓ_nが適正に動作 しているときは、センサ出力信号ｘ₁〜ｘ_nをプロセス１２の制御に使用するため に和回路網２０に送り、センサＳ_fに欠陥を生じているときには、欠陥センサＳ_f に関連する するセンサ出力信号を送る。 一般的に、図４のセンサアナライザ２６は、(1)センサＳ₁〜Ｓ_nの一又はそれ 以上に欠陥が生じたかを検出するために、(2)センサＳ₁〜Ｓ_nうちのどのセンサ に欠陥を生じたのかを特定するために、及び(3)プロセス１２の制御に於ける欠 陥センサのセンサ出力信号を置き換えるのに使用されるように各欠陥センサ 信号ｘ₁〜ｘ_n上で主成分分析（ＰＣＡ）のような相関分析を行う。本発明はＰＣ Ａに関連して記載されるけれども、多重線型回帰分析、主成分回帰分析、部分最 小二乗回帰分析の他、全ての公知のもの、Geladi，Kowalski，「部分最小二乗回 帰：論文」，185 Analytica Chimica Acta 1(1986)により詳細に記載されている ものを含む他の好ましい相関分析が代わりに使用され得る。 一般的には、本発明に従って欠陥センサを検出し特定する方 この繰り返しルーチンでは、センサＳ₁に対するセンサ評価信号 多くの繰り返しのそれぞれの間に再計算され、そこでは、各繰り返しに於いて、 センサ出力信号ｘ_i前の繰り返しで計算され り返される。 ンサを検出し特定するこの方法は、センサ出力信号ｘ₁〜ｘ_nと 以上の残差を計算し、次に、各センサに対するセンサ有効性指標を一又はそれ以 上の残差の関数として計算する。この方法は、センサに欠陥が生じているかを残 差又はセンサ有効性指標から決定し、そしてどのセンサがに欠陥を生じているか をセンサ有効性指標から特定する。欠陥センサの検出と特定に際し、この方法は 欠陥センサのセンサ出力信号を欠陥センサについて計算されたセンサ有効性指標 で置き換える。 図５のフローチャートは、図４のセンサアナライザ２６によって装備された本 発明による欠陥センサの検出と特定の方法を図示している。図５の方法によれば 、ブロック１００は、最初に、センサＳ₁，Ｓ₂，...Ｓ_nによって測定されるパラ メータを有するプロセス１２に対する主成分の重み係数Ｐ_ij（ここで、ｉは１か ら主成分の数ｍまで変化し、ｊは１からセンサの数ｎまで変化する）を決定する 。 ブロック１０２は、次に、以下の主成分相互相関係数Ｃrs（ここで、ｒ及びＳ は、１からｎまで変化する）のセットを計算する： ここで、Ｃ_rs＝主成分重み係数から求められるｎ²の相互相関 係数の一つ Ｐ_ir＝ｊ番目の主成分とｒ番目のセンサに関連する 主成分重み係数 Ｐ_is＝ｉ番目の主成分とｓ番目のセンサに関連する 主成分重み係数 式(4)は、以下のようにマトリックスの形式で表される。 Ｃ=ＰＰ^T (5) ここで、Ｃ＝全てのｒ＝１からｎ及びｓ＝１からｎに対する相 互相関係数を含むｎ行ｎ列のマトリックス Ｐ＝ｍの主成分重み係数のｎのセットを含む長さｎ の行マトリックス 式(5)の相互相関係数マトリックスＣは、以下の列マトリックスのセットとし て表現され得る： Ｃ＝［Ｃ₁Ｃ₂．．．Ｃ_n］ (6) ここで、列マトリックスＣ_iは、以下の相互相関係数Ｃ_rsを含んでいる。 ブロック１００及び１０２によって行われる計算は、プロセス１２の運転の前 又は最中の何れの時点に於いても行われ得て、もし望むなら、ｒ及びｓの全ての 値、即ちＣマトリックスに対 に使用するために、センサアナライザ２６に関連するメモリ（図示せず）に格納 され得る。 上記で示したように、プロセス１２の運転の間、図３に示すセンサ１６のセッ トのそれぞれは、測定されたプロセスパラメータを表すセンサ出力をセンサアナ ライザ２６に、周期的又は連続的な方法で供給する。ブロック１０４は、これら のセンサの測定値を、センサ出力信号ｘ₁〜ｘ_nを得るためにサンプリング又はラ ッチする。 ブロック１０６〜１１２は、次に、各センサＳ₁〜Ｓ_nに対す ることを示す）にセットし、ブロック１０８はセンサＳ_iに対す ｘ_s ＝ｓ番目のセンサのセンサ出力信号 ｃ_is及びｃ_ii＝添え字ｉ及びｓによって示される相互相関係数 式(8)はまた、以下のように表される： ここで、Ｘ_i-＝最初のｉ−１個のセンサ出力信号を有する長さ ｉ−１の行マトリックス； ０ ＝ゼロマトリックスエレメント； Ｘ_i+＝最後のｎ−１個のセンサ出力信号を有する長さ ｎ−１の列マトリックス； Ｃ_i ＝式(6)のマトリックスＣのｉ番目の列マトリック ス 式(8)及び(9)は、上述の繰り返しルーチンによって得られた 定する。しかし、繰り返しの計算は、以下の式を用いて行われる： センサ評価信号；及び センサ評価信号 次に、ブロック１１０はセンサ評価信号が全てのセンサに対して決定されたか 否か、即ち、変数ｉがセンサの数ｎに等しいか否かを見るためにテストを行う。 もしそうでなかったら、ブロック１１２は変数ｉを１だけ増加させ、制御をブロ ック１０８に戻す。そうでないときは、センサＳ₁〜Ｓ_nのそれぞれに対してセン サ評価信号が計算され、制御はブロック１１４に向かう。 セットとセンサ出力信号Ｘ₁〜Ｘ₅のセットとに関連する一又はそれ以上の残差を 計算する。残差は、センサ評価信号のセットと実際のセンサ出力信号のセットと の差の測定であり、公知の又は所望の方法によって計算され得る。一又はそれ以 上の残差は、欠陥が何れかのセンサに生じたかを決定するためにブロック１１４ によって使用され、及び／又は特定のセンサに欠陥を生じているか否かを決定す るのに使用され得る。好ましくは、ブロック１１４は、センサ出力信号と計算さ れたセンサ評価信号との間の差の２乗の総和として、残差Ａを計算する。より詳 細には、ブロック１１４は残差Ａを以下のように決定する： これに代えて、又はこれに加えて、ブロック１１４は他の何れかの特定のセン サに対する他の残差Ｂ_i，Ｃ_i，Ｄ_i及びＥ_iを計算することができ、ここで、： 及び 一般的に、残差Ｂ_iは、センサ出力信号と、センサ出力信号ｘ 価信号との間の差を示すものを含んでいる。残差Ｃ_iは、センサ 力信号と、センサ評価信号との間の差を示すものを含んでいる。 たセンサ出力信号ｘ_iを有するセンサ出力信号との間の差を示す たセンサ出力信号ｘ_iと、センサ出力信号ｘ_iをセンサ評価信号 を示すものを含んでいる。ブロック１１４は、センサ出力信号とセンサ評価信号 との間の差を示す他の所望の残差を矛盾のない定量可能な方法で計算することが できる。 ひとたび所望の一つの残差又は複数の残差が計算されると、ブロック１１４は 、一つのセンサに欠陥が生じているか否かを決定するために、残差を予め決めら れた値と比較する。もし、残差が予め決められた値より大きいか、又は残差がい くつかの所望の予め決められた判定基準、例えば、長期間に亘る残差の平均が予 め決められた値より大きい等の判定基準に一致したら、ブロック１１４はセンサ の一つに欠陥を生じたことを検出する。 ブロック１１４の計算に代えて又は加えて、ブロック１１６〜１２２は、セン サＳ₁〜Ｓ_nのそれぞれについてのセンサ有効性指標ηを計算する。実際上、セン サＳ_iに対するセンサ有効性指標η_iは、センサＳ_iの有効性を示している。一般 的には、各センサの有効性指標は、残差の何れか２つ又はそれ以上の関数として 計算され、より詳細には、残差の何れか２つ又はそれ以上の比の関数として計算 される。最も詳細には、各センサ有効 性指標は、ブロック１１８に於いて、式(11)の残差Ａに対する式(15)の残差Ｅ_i の比の関数として、又は式(11)の残差Ａに対する式(14)の残差Ｄ_iの比の関数と して計算される： より詳細には、センサＳ_iに対するセンサ有効性指標η_iは、以下のように計算 される： 実際に欠陥を生じているセンサのセンサ有効性指標は、長期間に亘ってゼロに 向かって減少するであろうか、欠陥を生じていないセンサのセンサ有効性指標は 、１近くを維持するであろう。一般的には、図５の方法は、もし、特定のセンサ に関連するセンサ有効性指標が、他の所望の予め決められた値をしようし得るが 例えば０．５のような予め決められた値より小さくなると、そのセンサを欠陥セ ンサとして認識する。 もし必要なら、ブロック１２０は、センサ有効性指標のノイズを減少させるた めに、各センサに対するセンサ有効性指標ηにフィルターをかける。一般的には 、何れのセンサに対するセンサ有効性指標も、繰り返し技術を使用してフィルタ ーをかけることができ、以下のように計算される： ここで、η_k＝センサ有効性指標； 期間ｋに於ける特定のセンサに関連するもの 期間ｋに於ける特定のセンサに関連するもの 期間ｋ−ｌに於ける特定のセンサに関連するもの λ＝フィルタリング係数(filtering index)又はフォ ーゲッティングファクター(forgetting factor) 初期のフィルター係数は、以下のように設定するのが好ましく: ここで、ｎ_w＝フィルターウインドウ内の期間の数であり； ように競っているのが好ましい： から初期条件の影響を除くために、ｎ_wの期間をとる。 もし必要なら、適応フィルタリングが、何れかの又は全てのセンサＳ₁〜Ｓ_nに 対するセンサ有効性指標に適用され得る。適用フィルタリングの技術は、フィル タリング係数λを、以下のように変更することにより達成される： λ^new＝λ^old−αΔＩ_fa (21) ここで、λ^new＝新たなフィルタリング係数(filtering index) 又はフォゲッティングファクター(forgetting factor) λ^old＝古いフィルタリング係数(filtering index) 又はフォゲッティングファクター(forgetting factor) α ＝誤警報率Ｉ_faを使用したときの適応フィルタ ングに関連する学習係数(learning coefficient) ΔＩ_fa ＝誤警報率の変化の速度 又は λ^new＝λ^old＋βΔＩ_ma (21) ここで、λ^new＝新たなフィルタリング係数(filtering index) 又はフォゲッティングファクター(forgetting factor) λ^old＝古いフィルタリング係数(filtering index) 又はフォゲッティングファクター(forgetting factor) β ＝欠落警報率Ｉ_maを使用したときの適応フィルタ リングに関連する学習係数(learning coefficient) ΔＩ_ma ＝欠落警報率の変化の速度 式(21)及び(22)に於いて、学習係数α及びβは、オペレータによって手動で決 定されることを含めて、どのような所望の方法によっても決定され又は設定され 得る。誤警報率に於ける変化ΔＩ_fa及び欠落警報率の変化ΔＩ_maは、コンピュー タ又はその方法により生成する多くの誤警報Ｉ_fa及び／又は欠落警報Ｉ_maを記憶 する他の装置を使用して、これらの誤警報び／又は欠 落警報が出現する期間と、予め決められた長さの時間に亘ってこれらの値の変化 の速度とに沿って、オペレータによって決定され得る。 ブロック１１６〜１２２がセンサＳ₁〜Ｓ_nにそれぞれ関連する特定の期間に対 するセンサ有効性指標η₁〜η_nを計算した後、ブロック１２４はセンサに欠陥が 生じているかどうか、及びどの一つに欠陥が生じたかを、センサ有効性指標η₁ 〜η_nを用いて検出する。ブロック１２４はセンサ有効性指標からどのセンサに 欠陥を生じているかを、センサ有効性指標の何れかが予め決められた値より小さ くなったかどうかから決定し、もしそうなら、関連するセンサを欠陥センサとし て特定することにより、決定する。センサの一つに、例えばブロック１１４によ り欠陥が生じていることが既に決定されたとき、センサＳ₁〜Ｓ_nのどれに欠陥が 生じているのかを決定するために、センサ有効性指標はまた或いはこれに代わっ て互いに比較される。 欠陥が生じたことが決定され、センサ有効性指標の何れもが予め決められた値 より小さくない若しくは他のセンサ有効性指標より著しく大きくないとき、又は もし他の所望される欠陥検出若しくは特定の判定基準に何れのセンサ有効性指標 も合致しているなら、欠陥センサは不確定であり、センサ欠陥状態はより後の期 間まで決定されない。このような不確定な状態は、通常、残差を使用してブロッ ク１１４によって欠陥センサの存在が検出された後の多くの期間に対して起こる 。一般的には、センサ有効性指標に適用されるより高度なフィルタリングは、残 差を使用して欠陥センサの存在が検出された後では、どのセンサに欠陥が生じて いるかをもはや検出できない。もし必要なら、センサ有効性指標は欠陥センサの 存在の検出とどのセンサに欠陥が生じているかの両方に使用され得る。このよう な場合には、 ブロック１１４は図５の方法から除かれ得る。 もしブロック１１４及び／又は１２４がセンサの一つに欠陥が生じたことを検 出しないとき、制御はブロック１０４に戻る。しかし、もしブロック１１４又は １２４の一つがセンサの一つに欠陥を生じたことを検出したら、ブロック１２６ はオペレータに欠陥を告知し、そしてもし可能なら、オペレータに特定のセンサ に欠陥を生じたことを告知する。この告知は、オペレータが欠陥センサを修理し 又は交換することを可能とする。 次に、ブロック１２８は、ブロック１０８によって欠陥センサＳ_fのセンサ出 力信号ｘ_fをそのセンサのために計算されたセ ２８を制御する。もし必要なら、ひちたび欠陥センサが検出さ 欠陥センサＳ_fのセンサ出力信号ｘ_fのために、欠陥センサＳ_fが修理され又は交 換されるまで、自動的に置き換えることができる。ブロック１２８は、次に、次 の期間のセンサの測定値をサンプリングするブロック１０４に制御を戻す。ブロ ック１０４〜１２８を有するこのループは、プロセス１２の運転中、連続的に繰 り返される。 ブロック１２８によって行われる信号置換プロセスは、これらの制御信号がセ ンサに欠陥を生じたときの欠陥センサの測定値に代わるセンサ評価信号に基づい ているため、プロセス１２の制御の間、コントローラ１４（図３）によって生成 される制御信号の完全性を維持するのを助ける。この置換技術は、ブロック１０ ４〜１２８を有するループによる連続した計算に関連して、もし検出され及び特 定された欠陥センサが修理され又は取り替えられる前にこのような欠陥が生じた ら、他のセンサの更なる欠陥の検出を可能とする。 図６は、期間５１０及び６３０の間に本発明の方法を使用したシステムによっ て計算された６個のプロセスセンサのグループに対するセンサ有効性指標のグラ フを含んでいる。図７は、同じ６個のセンサ及び期間に対する残差Ａのグラフを 含んでいる。図６及び図７の垂直の鎖線は、センサの一つに欠陥が生じた（図６ で点線で示されている）期間を示している。図７の点２００は、本発明の方法に よるシステムが、ある設定点を有する残差Ａの比較に基づいてセンサの一つに欠 陥が生じたことを検出した期間を示している。図６の点２０２は、同じシステム が、ある設定点を有する計算されたセンサ有効性指標の比較に基づいて、欠陥を 生じた特定のセンサを特定した期間を示している。 センサの欠陥をモニタするために、残差Ａ，Ｂ_i，Ｃ_i，Ｄ_i及び／又はＥ_iの一 又はそれ以上の残差を使用することが好ましく、欠陥センサがこの残差に基づい て欠陥センサが検出されたとき、どのセンサに欠陥が生じたかを特定するために 、センサのそれぞれに対する計算された有効性指標を使用することが好ましい。 このような欠陥センサ検出及び特定の方法論は、残差がセンサ有効性指標よりノ イズ及び散発的な変動によって受ける影響がより小さく、従って、残差はセンサ の欠陥の検出のベースとなるより安定なセンサ出力信号を示すので、よりよい欠 陥検出を提供する。センサ有効性指標は、実際には正常な運転の間にかなりの範 囲を変動し、即ち、それらは残差より正常値からのズレのより大きな基準値を有 している。結果として、最初からセンサの一つに欠陥が生じたかどうかを決定す るためにセンサ有効性指標を使用することは、センサの一つに欠陥が生じたかど うかを単に残差を使用するよりも、誤警報の生成にとってより好ましい。また、 二重の検出及び特定の仕組みは、この仕組み が各期間でセンサのそれぞれに対するセンサ有効性指標を計算するのを不要とす るのでより少ない計算しか必要とされないため、処理を節約し得る。事実、この 方法は、計算されるべきセンサ有効性指標を、どのセンサに欠陥が生じたかを特 定するのにセンサ有効性指標が必要とされる、センサの一つに欠陥が生じたとき にのみ計算することを可能とする。 図８のフローチャートは、本発明による欠陥センサの検出及び特定方法の更な る実施例を示しており、図４のセンサアナライザ２６を備えている。図５のブロ ックと本質的に同様の機能を果たす図８のブロックは、同様に符号が付されてい る。図８の方法は、センサの欠陥が生じたかどうかを検出するためにブロック１ ３０によってブロック１１４で計算された一又はそれ以上の残差が使用される点 、及びもし何れのセンサにも欠陥が生じていなければ制御は次の期間のためにす ぐにブロック１０４に戻される点を除いて、図５の方法と同様である。しかし、 もし、ブロック１３０がブロック１１４によって計算された残差に基づいてセン サの欠陥を検出したら、制御は、各センサに対するセンサ有効性指標を計算する ブロック１１６〜１２２にスイッチされる。上述のように、ブロック１２０は、 ブロック１１８によって計算されたセンサ有効性指標に対してフィルタリングを 適用することができる。しかし、もしフィルタリングが適用されるなら、ブロッ ク１３０が図のセンサにも欠陥を生じていないと決定したときでも、ブロック１ １６〜１２２のステップを実行するのが好ましい。 次に、ブロック１２４はどのセンサに欠陥が生じたかをセンサ有効性指標η1 〜η_nに基づいて決定する。ブロック１２４によって欠陥センサが特定されたと き、ブロック１２６はアラームを鳴らすか、又はどのセンサに欠陥が生じたかの 表示をオペ レータに与える。次に、ブロック１２８は、欠陥センサの出力を、ブロック１０ ８によって計算されたその欠陥センサに関連するセンサ評価信号で置き換える。 ブロック１２８がこの置き換え手法を実行した後、又はまだ欠陥センサを検出す ることができないことを決定した後、制御は更なる処理のためにブロック１０４ に戻される。 上記の方法は、特に線型プロセスでの使用に適しているが、同様に、非線型プ ロセスにも使用され、又は公知の技術によって改変して使用され得る。 ここで図５及び／若しくは図８又は他に記載された方法の何れも、ハードウエ アに於いて実現され、又は適切にプログラムされたデジタルコンピュータ又は独 立したプログラムとして若しくは共通のプログラムのモジュールとしてのソフト ウエアでプログラムされたプロセッサに於いて実現され得る。更に、本発明は、 図示により意図される特定の実施例に言及して記載されているけれども、この技 術分野の通常の技術者には、開示された実施例に対して、本発明の精神及び範囲 を逸脱することなく、変更、付加及び／又は削除がなされ得ることは明らかであ ろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ， ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ヘイズ，ランドール，エル. アメリカ合衆国 78628 テキサス ジョ ージタウン セコイア スプール 500

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．関連するセンサ出力信号をそれぞれ出力するセンサのセットを有するプロセ ス制御システム内の欠陥センサを検出する方法であって、 センサ出力信号からセンサ評価信号のセットを生成し、各センサ評価信号はセ ンサの一つの出力の評価を含み、 センサのセットの一つに対する有効性指標をセンサ評価信号とセンサ出力信号 との間の差の測定値を表す残差の関数として決定し、及び センサの一つに欠陥が生じたかどうかを突きとめるために、センサの一つに関 連する有効性指標を使用する ステップを備えている方法。 ２．請求項１記載の方法であって、前記有効性指標を決定するステップが、前記 センサ評価信号と前記センサ出力信号との間の差の他の測定値を表す更なる残差 の関数として前記有効性指標を決定するステップを更に備えている方法。 ３．請求項２記載の方法であって、前記有効性指標を決定するステップが、前記 残差と前記更なる残差との比の関数として前記有効性指標を決定するステップを 備えている方法。 ４．請求項３記載の方法であって、前記有効性指標を決定するステップが、該有 効性指標を決定するために、その値がセンサ評価信号とセンサ出力信号との間の 差の２乗の総和の測定値である残差を使用するステップを備えている方法。 ５．請求項３記載の方法であって、前記有効性指標を決定するステップが、該有 効性指標を決定するために、その値が前記有効性指標が測定されつつあるセンサ に依存する更なる残差を使用するステップを備えている方法。 ６．請求項３記載の方法であって、前記センサ評価信号のセットを生成するステ ップが、該センサ評価信号を生成するために、前記プロセス制御システムのため に得られた重み係数のセットを使用するステップを包含し、前記有効性指標を決 定するステップが、該有効性指標を決定するために、その値が前記重み係数のセ ットに関連する相互相関係数マトリックスの要素に依存する更なる残差を使用す るステップを包含している方法。 ７．請求項３記載の方法であって、前記センサ評価信号のセットを生成するステ ップが、該センサ評価信号を計算するために、前記プロセス制御システムのため に得られた重み係数のセットを使用するステップを包含し、前記有効性指標を決 定するステップが、ｉ番目のセンサＳ_iに対する有効性指標η_iを、以下のように 計算するステップとを包含する方法、 ここで、ｘｉ＝ｉ番目のセンサのセンサ出力信号； ｎ ＝センサの数；及び Ｃ_ii及びＣ_hh＝重み係数のセットから得られる相互相関係数。 ８．請求項１記載の方法であって、前記センサ評価信号を生成するステップが、 該センサ評価信号のセットを生成するために、主成分分析によって得られる重み 係数のセットを使用するステップを備えた方法。 ９．請求項８記載の方法であって、前記センサ評価信号を生成 するステップが、前記センサのセットの一つに対するセンサ評価信号の漸近値を 計算するステップを備えている方法。 １０．請求項８記載の方法であって、前記センサ評価信号のセットを生成するス テップが、各繰り返しルーチンの間に主成分 返しルーチンによって得られるであろう、センサＳ_iに対するセ り返しに於いて、前記繰り返しルーチンの入力値が前回の繰り １１．請求項８記載の方法であって、前記有効性指標を決定するステップが、有 効性指標を決定するために、その値が前記重み係数のセットに関連する相互相関 係数マトリックスの要素の関数である残差を使用するステップを備えている方法 。 １２．請求項８記載の方法であって、前記センサ評価信号セットを生成するステ ップが、前記センサ評価信号セットを生成するために、非線型主成分分析によっ て得られる重み係数のセットを使用するステップを備えた方法。 １３．請求項１記載の方法であって、前記有効性指標を決定するステップが、前 記有効性指標を決定するために、その値が、センサ評価信号とセンサ出力信号の 一つがセンサ評価信号の一つによって置き換えられたセンサ出力信号との間の差 の関数である残差を使用するステップを備えた方法。 １４．請求項１記載の方法であって、前記有効性指標のフィルタリングを行うス テップを更に備えた方法。 １５．請求項１４記載の方法であって、前記有効性指標のフィルタリングを行う ステップが、繰り返しルーチンを使用して前記有効性指標のフィルタリングを行 うステップを備えている方法。 １６．請求項１４記載の方法であって、前記有効性指標のフィルタリングを行う ステップが、適応の方法で前記有効性指標のフィルタリングを行うステップを備 えている方法。 １７．請求項１記載の方法であって、センサの一つに欠陥が生じたことが突きと められたときに、センサの一つに欠陥が生じていることをオペレータに告知する ステップを更に備えている方法。 １８．請求項１記載の方法であって、前記プロセス制御システムは、センサ出力 信号に従ってプロセスを制御し、前記プロセスの制御に於いて欠陥が生じたとし て突きとめられたセンサのセンサ出力信号を前記プロセス制御システムが使用す る前に、欠陥が生じたとして突きとめられたセンサのセンサ出力信号を、欠陥が 生じたとして突きとめられたセンサに関連するセンサ評価信号で置き換えるステ ップを更に備えている方法。 １９．関連するセンサ出力信号をそれぞれが生成する多重センサを有するプロセ スに於ける欠陥センサを特定するための方法であって、 前記センサ出力信号からセンサ評価信号のセットを決定するために相関分析を 使用し、 センサ出力信号とセンサ評価信号のセットとの間の差を表す残差を計算し、 前記残差からセンサの一つに欠陥が生じたかどうかを決定し、 前記センサの一つに欠陥が生じたと決定されたときにセンサのそれぞれに対し て有効性指標を前記残差の関数として計算し、及び 前記計算された有効性指標から欠陥を生じた特定のセンサを特定する ステップを備えた方法。 ２０．請求項１９記載の方法であって、前記有効性指標を計算するステップが、 前記センサ評価信号と前記センサ出力信号の間の他の差を表す更なる残差の関数 として前記有効性指標を決定するステップを備えている方法。 ２１．請求項２０記載の方法であって、前記有効性指標を決定するステップが、 前記残差と前記更なる残差の比の関数として前記有効性指標を決定するステップ を備えている方法。 ２２．請求項２１記載の方法であって、前記有効性指標を決定するステップが、 前記有効性指標を決定するために、その値が前記有効性指標が決定されつつある センサの関数である更なる残差を使用するステップを備えている方法。 ２３．請求項１９記載の方法であって、前記センサ評価信号のセットを生成する ステップが、各繰り返しルーチンの間に主成 り返しルーチンによって得られるであろう、センサＳ_iに対する 繰り返しに於いて、前記繰り返しルーチンの入力値が前回の繰 ２４．関連するセンサ出力信号をそれぞれ出力するセンサのセットを有するプロ セス制御システム内の欠陥センサを検出する装置であって、 センサ出力信号からセンサ評価信号のセットを生成する手段であって、各セン サ評価信号はセンサの一つの出力の評価を含んでいる手段と、 センサのセットの一つに対する有効性指標を、センサ評価信号とセンサ出力信 号との間の差を表す残差の関数として決定する手段と、 決定された有効性指標から、センサの一つに欠陥が生じたか どうかを突きとめる手段と を備えている装置。 ２５．請求項２４に記載の装置であって、前記決定する手段は、前記センサ評価 信号と前記センサ出力信号との間の他の差を表す更なる残差の関数として前記有 効性指標を計算するステップを更に備えている装置。 ２６．請求項２５記載の装置であって、前記計算する手段は、前記残差と前記更 なる残差の比の関数として前記有効性指標を計算する装置。 ２７．請求項２５記載の装置であって、前記計算する手段は、前記更なる残差の 関数として前記有効性指標を計算し、前記更なる残差は、前記有効性指標が決定 されつつあるセンサに依存する値を有している装置。 ２８．請求項２５記載の装置であって、前記生成する手段は、前記センサ評価信 号を計算するために、前記プロセス制御システムのために得られた重み係数のセ ットを使用する手段を備え、前記計算するステップは、前記更なる残差の関数と して前記有効性指標を計算し、前記更なる残差は、前記重み係数のセットに関連 する相互相関係数に依存する値を有している装置。 ２９．請求項２４記載の装置であって、前記生成する手段は、主成分分析によっ て得られた重み係数のセットを使用してセンサ評価信号のセットを生成するとと もに、各繰り返しルーチン 計算する繰り返しルーチンによって得られるであろう、ｉ番目 手段を備え、各繰り返しに於いて、前記繰り返しルーチンの入 えられている装置。 ３０．請求項２４記載の装置であって、前記生成する手段は、前記センサ評価信 号を生成するために、前記プロセス制御システムのために得られた重み係数のセ ットを使用し、前記決定する手段は、ｉ番目のセンサＳ_iに対する有効性指標η_i を、以下のように計算する手段を備えている装置、 ここで、ｘｉ＝ｉ番目のセンサのセンサ出力信号； ｎ ＝センサの数；及び Ｃ_ii及びＣ_hh＝重み係数のセットから得られる相互相関係数。 ３１．請求項２４記載の装置であって、前記有効性指標のフィルタリングを行う ための手段を更に備えている装置。 ３２．請求項３１記載の装置であって、前記フィルタリングを行う手段は、前記 有効性指標のフィルタリングを繰り返し行う手段を備えている装置。 ３３．請求項３１記載の装置であって、前記フィルタリングを行う手段は、適応 的にフィルタリングを行う手段を備えている装置。 ３４．請求項２４記載の装置であって、前記突きとめる手段がセンサの一つに欠 陥が生じたことを突きとめたときに、どのセンサに欠陥が生じたかの特定をオペ レータに告知する手段を更に備えている装置。 ３５．請求項２４記載の装置であって、前記プロセス制御シス テムは、センサ出力信号に従ってプロセスを制御し、前記プロセスの制御に於い て欠陥が生じたとして突きとめられたセンサのセンサ出力信号を前記プロセス制 御システムが使用する前に、欠陥が生じたとして突きとめられたセンサのセンサ 出力信号を、欠陥が生じたとして突きとめられたセンサに関連するセンサ評価信 号で置き換える手段を更に備えている装置。 ３６．関連するセンサ出力信号をそれぞれが生成する多重センサを有するプロセ スに於ける欠陥センサを特定するための装置であって、 前記センサ出力信号からセンサ評価信号のセットを決定するために相関分析を 実行する手段と、 前記センサ出力信号と前記センサ評価信号のセットとの間の差を表す残差を計 算する手段と、 前記残差から前記センサの一つに欠陥が生じたかどうかを決定する手段と、 前記センサの一つに欠陥が生じたと決定されたときに、センサのそれぞれに対 して有効性指標を前記残差の関数として得る手段と、 前記計算された有効性指標から欠陥を生じた特定のセンサを特定する手段と を備えた装置。 ３７．請求項３６記載の装置であって、前記得る手段は、前記残差と、前記セン サ評価信号及び前記センサ出力信号の間の他の差を表す更なる残差との関数とし て、センサに対する前記有効性指標を得る装置。 ３８．請求項３７記載の装置であって、前記得る手段は、前記残差と前記更なる 残差の比の関数として、センサに対する前記有効性指標を得る装置。 ３９．請求項３６記載の装置であって、前記プロセス制御システムは、センサ出 力信号に従ってプロセスを制御し、前記プロセスの制御に於いて欠陥が生じたと して特定された特定のセンサのセンサ出力信号を前記プロセス制御システムが使 用する前に、前記特定手段によって欠陥が生じたとして特定された特定のセンサ のセンサ出力信号を、欠陥が生じたとして特定された特定のセンサに関連するセ ンサ評価信号で置き換える手段を更に備えている装置。 ４０．請求項３９記載の装置であって、前記特定する手段によって欠陥が生じた として特定された特定のセンサを特定したことをオペレータに告知する手段更に 備えている装置。