JPS61208106A - プラント診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、大規模プラントの運転信頼性、稼動率の向
上を図るため、プラントの異常事象をオンライン・リア
ルタイムで同定するプラント診断装置に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来この種装置として第４図に示すものがあった。図に
おいて、ｌはプロセスデータを読み込むためのデータ収
集装［（例えば、アナログ番ディジタル変換器）、２は
プロセスデータを基準値と比較し、許容範囲内にあれば
　ｌ□”又は１偽１範囲外にあればｌｌｌ１又は１真１
に変換する丸めの第１の演算処理装置、３はその第１の
演算処理装置２が演算処理した結果を格納する第１の記
憶装置、４は原因結果ツリー（以下ＯＣＴと記す）を記
憶しておく第２の記憶装置、５は前記第１の記憶装置３
と第２の記憶装置４に格納しであるプロセス情報とＯＣ
Ｔを用いて、すべてのノードの論理演算値の計算を実行
する論理演算部のための第２の演算処理装置、６は前記
第２の演算処理装置５で求めた各ノードの論理演算値（
ノードのステータスと推定事象発生時刻）を格納する第
３の記憶装置、７は前記第２の記憶装置４から得られる
ＯＣＴロジックに関して、第１の記憶装置３からの観測
データ及び第３の記憶装置６からの論理演算値とを比較
し、一致、不一致等によりエントリー・ノードの変化検
出、原因同定及び予測を行う診断解析部のための第３の
演算処理装置、８は診断結果を表示するためのブラウン
管表示装置である。

次に動作について説明する。

まず、プロセス・データをｘｉ　（ｔ−１，２、・・・
、Ｎ）とする。Ｘｔはデータ収集装置ＩＫより量子化さ
れる。量子化されたデータＸｉを入力として第１の演算
処理装置２は（１）式に示す処理を施し、その結果５ｔ
（ｉ＝１．２、・・・、Ｎ）及び事象発生時刻を第１の
記憶装置３に格納する。

ここで８１をＸｉの観測ステータスと呼ぶ。また、観測
ステータスが＠□Ｉから１１１となった時刻を事象発生
時刻と呼ぶ。

ここで第２の記憶装置４に格納されているＯＣＴの一部
分の例を第５図に示す。第５図中、Ｍ６．Ｍ７゜Ｍ８は
診断メツセージ、τは時間遅れ、Ｇｌｌ　＃　Ｇｔｘは
論理積グー）、Ｇｓｔ−Ｇ３漏は論理和ゲートを夫々示
す。ＯＣＴにおいて、Ｓｌが定義される位置をノードと
呼び、特に最上位のノードをルートノード、最下位のノ
ードをブライマリ−ノードと呼んでいる。第５図中のＳ
し・・・、Ｓ−は第１の記憶装置３に格納されている。

　ＯＣＴロジックの実行処理は前記第１の記憶装置３と
第２の記憶装置４及び第３の記憶装置６からの情報を基
に第２の演算処理装置５と第３の演算処理装置７とで行
われる０第２の演算処理装置５では、第１の記憶装置３
内のプライマリ−・ノードの観測ステータスを入力とし
て、第２の記憶装置４のＯＣＴゲートロジックに従い、
他のすべてのノードの論理演算を毎回サイクリックに実
行し、第３の記憶装置６に格納する。この演算は、プラ
イマリ−・ノードの観測ステータスの値や変化にかかわ
らずサンプリング周期毎に毎回上方に向けて演算される
。ここで処理するプログラムは対象ＯＣＴが決れば一意
的に決まるものであるから、ＣＣＴモジュール毎にオブ
ジェクト・モジュールを作成する方式を採用する。

診断解析を行う第３の演算処理装置７では、第３の記憶
装置６に格納された論理演算部の解析結果を基にＣＣＴ
の診断処理を行うが、診断内容はエントリーφノードの
変化検出、原因同定、予測に分けられる。エントリー・
ノードとは解析を始めるノードとしてあらかじめ指定あ
るノードであ）、第５図のノードＳ・ｔｓｌのようにツ
リーの途中に設けられる。

エントリー・ノードの変化検出は、プラントが正常・異
常発生・異常事象継続・異常回復かを調べ、診断処理の
必要性を判断するためにサンプリング周期毎にエントリ
ー・ノードのステータスを調べることによって実施され
る。即ち、第１の記憶装置３から今回のサンプリングで
の観測ステータス及び前回の観測ステータスをチェック
し、そのチェック内容よシスデータス・インジケータを
割シ当て、そのインジケータに応じて原因同定、予測等
の診断又は次のエントリー・ノードの検索を行う。

この処理の流れを第６図に示す。

また、原因同定の処理の流れを第７図に示す。

原因同定はエントリー・ノードの観測ステータスが事象
発生を示したとき及び事象発生が継続していてかつ原因
が不明なとき行われる。

以下第７図に従って動作を述べる。原因同定の処理が始
まるとまずホール検出を行う０ホールとはプライマリ−
ノードを除く観測値とプライマリ−ノードの観測ステー
タスから演算される演算値が異なっていることを指し、
全観測点に関して両者を比較してホールを検出する。

プライマリ−ノードが信号誤シである場合、演算結果は
「偽」であるので、エン）　ＩＪ−ノードは、観測値が
「真」であれば、ホールとなる。従って、エントリーノ
ードがホールか否かを調べるだけでプライマリ−ノード
に信号誤りがあることを指運できる。従って、この場合
原因同定は失敗としてセカンドベストメツセージを出力
する。

但し、次の処理によル、セカンドベストメツセージの温
度の出力を抑えている。また、同一名ノード（同−観測
６名及び要求条件を持つ）であるエントリーノードが複
数存在する場合もあるので、あるエントリーノードの下
位に原因が見い出せなくても、同一名ノードである他の
エントリーノードの下位に原因が見い出せることもある
ｏしたがって、現在、着目しているエントリーノードに
おいて原因が見い出せない時には九だちに、セカンドベ
ストメツセージを出力せず、他のエントリーノードに関
するＣＣＴにおいて、当該エントリーノードと同一名の
ノードが使用され、かつそのノードの論理演算値が「真
」であるかどうか調べる。他の同一名エン）　ＩＪ−ノ
ードの演算値が「真」であれば、そこに原因があるとし
てセカンドベストメツセージの出力を抑える。そして論
理演算値が「偽」であれば、最終的に原因同定失敗とし
て、セカンドベストメツセージを出力する０ 次にホールの数が一定数を越えた場合も原因同定失敗と
してセカンドベストメツセージを出力するＯ 次に親子関係にある２つの可観測メート（途中に非観測
ノードが含まれていてもよい）がともにホールである場
合、たとえ全ホールの数がＮＪ個以下であっても原因同
定は失敗とするＯ ＮＪは、あらかじめ指定される値であシ、通常３とする
。連続し喪２つのノードがともにホールである場合は、
連続してホールとなったノードに連なるプライマリ−ノ
ードの観測器が故障か、あるいは計器遅れとなる場合が
考えられる０この場合、プライマリ−ノードの観測器が
不具合であるから、一般にそれよシ上位に位置したすべ
てのノードはホールになると考えられる。プライマリ−
ノードの不都合は原因同定不能であるからこれを原因同
定失敗とする。

このように、連続ホールの場合は一様に原因同定失敗と
してもよさそうであるが、その連続ホールがエントリー
ノードの観測ステータスが１真１となつ念原因でない場
合もあるのでエントリーノードとの関連性を調べる。

以上の処理に工って原因同定が成功する場合は次のケー
スとなる。

すなわち、エントリーノードは観測ステータス・論理演
算値とも１真１である。ホールの数はＮ−１個以下（通
常１〜２以下）でアシ、かつ連続ホールになっているも
のはエントリーノードとの関連性はない。このことによ
シ、ＣＣＴ図の階層が浅い（２〜８段）か、ノード数が
極端に少なくなければ次のことが言える。

囚プライマリーノードの観測ステータスは信用でき、従
って論理演算値は正しい。

ω）ホールになっているものは観測器が故障しているか
計器遅れになっている。

従って、論理演算値を信用し、論理演算値が“真１にな
っているノードについているメツセージのうちエントリ
ーノードに関係するものをすべて出力要求する。

次に予測機能について説明する。予測の処理の流れを第
８図に示す０予測は論理演算結果が正しいとして診断を
進めて行くのでノードの論理演算値と観測ステータスが
異なっていれば次のいずれかであると言える。

（ｉ）計器故障のため、観測ステータスは誤っている。

（１１）事象は、すでにおこっているが計器遅れのため
まだ観測ステータスに表われていない。

０１Ｄ事象は今後起こるのであるが、今まだ起こってい
ない。

このうち（１１）と０１Ｄは計器出口の状態として事象
は起こっていないから、同一の扱いができる。以下（ｉ
）を故障、（ｉｉ）　、　ＯｉＤを遅れと呼ぶ。

予測は、エントリー・ノードよシ上位側の各ノードに対
して行われるが、そのノードの種１１によシ処理が異な
るため、谷項目別に記述する。

（ａ）上位ノードが非観測の場合 この場合には、論理演算の結果しかなく、かつこれは正
しいのであるから、真ならばアクティブとし、偽ならば
終了し、次のエントリー・ノードへ移行する。

（ｂ）上位ノードの演算結果と観測ステータスが等しい
場合 この場合には、論理演算の結果も観測結果も等しいので
、この結果は正しいと言える。従って偽であれば終了し
、真であればアクティブなノードとする。

（ｅ）上位のノードの論理演算値と観測ステータスが等
しくない場合 この時には、論理演算値が偽で観測ステータスが真の場
合とその逆が考えられる。論理演算値は、正しいから、
前者の場合、計器故障である。

後者の場合、観測ステータスが故障か遅れである。この
いずれであるかは、このノードだけでは不明なので更に
上位の可観測点を調べる。

（ｄ）上位ノードの上位ノードの観測ステータスが真の
時 この時には、上位ノードの論理演算値は真、観測ステー
タスは偽、上位ノードの上位ノードの論理演算値は真で
、観測ステータスは真である。

上位の上位ノードは真なので、少なくとも上位の上位ノ
ードが遅れているとは考えられない。

また、２つの観測器が連続して故障していることは考え
ないとすると、これは、上位ノードが故障のため偽とな
り、上位の上位ノードは正常で真を示したと考え、上位
ノードは真と見なしてアクティブとして上位へ進む。

（ｅ）上位ノードの上位ノードの観測ステータスが偽の
場合 この時には、上位ノードの論理演算値は真、観測ステー
タスは偽、上位の上位ノードの論理演算値が真で観測ス
テータスが偽である。

この時も２つの観測器が連続して故障していることは考
えないとすると、これは、上位のノードは遅れのため偽
になっていると考えられる。

そこでこのノードをボテンシヤリ−のアクティブとして
終了する。

もし、上位ノードは、故障のため偽となり、上位の上位
ノードは遅れのため偽であったとしても、本来故障して
いるのであるからアクティブとしなければならないもの
をボテンシャリー・アクティブとしただけであシこれも
上位ノードが時間が来て真となれば（ｄ）のロジックよ
シ故障が発見でき、予測処理を実行できる。

以上、原因同定及び予測処理によ、外乱の発生から将来
の伝搬までをシーケンシャルに表わすツリーが決定でき
る。なお、予測処理は、論理演算値が「真」の時のみ有
効であるから原因同定成功時にのみ行なわれる。

この該当ノードに接続されているメツセージの内容をリ
ストアツブして、ブラウン管表示装置８に出力する。

この時表示するものは以下のものが基本となる。

囚原因同定で発見されたメツセージ。

の）予測処理でアクティブとなったノードに付いたメツ
セージと、ポテンシャリーアクティブとなったノードに
付いたメツセージ。

（Ｑ事象発生時刻。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のプラント於断装置は、以上の様に構成されていた
ので、原因同定が失敗してしまうと、次の予測処理に入
っても、予測が行なわれないことがあった。これは、実
行処理において、プライマリ−ノードから演算された論
理演算値を重視していたためで、第８図に示すように、
予測処理は、論理演算値が「偽」の場合、即ち、予測終
了となる様な処理ルーチンで構成されていた。従ってブ
ラウン管表示装置上に、診断結果として、不十分なメツ
セージあるいは現在の状態にそぐわないメツセージを表
示すると言う欠点があった。

この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、異常発生時に原因同定が失敗し
た場合でも、プラントへの影響を予測できるとともにプ
ラント状態を適確に把握できるメツセージを出力するプ
ラント診断装置を得ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るプラント診断装置は、原因同定が成功し
た場合の予測処理と異なって、原因・結果ツリー及びそ
れに割シ当てられた観測値のみで予測処理の判断が行な
える様に装置を構成したものである。

〔作　用〕

この発明における原因同定失敗時の予測では、エントリ
ーノードを含め上位側のノードの観測値の値によシ、事
象の成立、不成立を決定し、仁の決定によシメッセージ
を成立（アクティブメツセージ）、不成立（予測メツセ
ージ）として出力する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。図中
第６図及び第７図と同一の部分は同一の符号をもって図
示した第１図乃至第２図において、第１図は診断解析部
の処理フローチャート、第２図は原因同定の７０−チャ
ートである。

但し、第２図に示したように、原因同定失敗時において
も予測を行なう第３図のルーチンを追加する。

次にこの発明の動作について以下に説明する。

まず本発明による原因同定失敗時の予測処理のフローチ
ャートを第３図に示す。

原因同定失敗時の予測は、エントリーノードから最上位
ノードまでの上位側の各ノードに対して行なわれるが、
そのノードの種類に応じて、処理が異なるため、各項目
別に記述する。

（４）該当ノードが非観測ノードである場合そのノード
にメツセージが付いていればアクティブメツセージとし
て出力する。（無ければそのまま） 更に上位側を検索し、そのノードにファーザーノードが
あれば、前記ファーザーノードを該当ノードとして、観
測・非観測に応じて前記ノードの処理を行なう。７アー
ザーノードがなければ即終了とする。

ω）＃当メートが可観測ノードの場合 観測ステータスが１真１の場合（４）と同様の処理を行
なう。

観測ステータスが１偽”の場合、前記ノードに７アーザ
ーノードがあるかどうかによシ異なる。

ファーザーノードがない時； そのノードにメツセージがあれば予測メツセージとして
出力し処理を終了する〇 メツセージが無ければ、即終了とする。

ファーザーノードがある時： 観測ノードに当るまで上位側へ検索し、観測値が”真“
であれば、囚と同様の処理を行なう〇観測値が１偽１の
場合、そのノードにメツセージがあれば、予測メツセー
ジとして出力し、終了、メツセージが付いていなければ
即終了とする。

以上によシ、原因同定失敗時には、この処理を行なう事
によシ、エントリーノードについているメツセージをア
クティブメツセージとして出力し、その他に、プラント
の状態に応じてエントリーリードよシ上位側のノードに
関して、アクティブメツセージ及び予測メツセージを出
力することができる。

但し、この予測処理を実施するのは、エン）　ＩＪ−ノ
ードがホールでかつ、このエントリーノードと同一名の
ノードを検索した時に、論理演算値が“真１である同一
名ノードが存在しない時である。

なお、上記実施例では、論理演算を行う第２の演算処理
装置５と診断処理を行う第３の演算処理装置７を別々な
ものとして、表現したが、本発明による処理方式を適用
し、前記機能を有して−れば、ハードウェアとして１つ
の装置としても上記実施例と同等の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のｓＫ、この発明によれば、プラント故障時にその
故障の原因同定が成功しなかった場合においても、予測
処理を実施できるようにし九ので、マンマシン・システ
ムとして運転員に密度の濃い情報を提供できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す診断解析部の処理を示
すフローチャート、第２図は本発明による原因同定の処
理を示したフローチャート、第３図は、本発明による予
測の処理（原因同定失敗時）を示したフローチャート。 第４図は従来のプラント診断装置を示すブロック図、第
５図は原因結果ツリーの一例を示した図、第６図は従来
の診断解析部の処理を示したフローチャート、第７図は
原因固定の処理を示したフローチャート、第８図は予測
の処理を示したフローチャートである。 １はデータ収集装置、２は第１の演算装置、３は第１の
記憶装置、４は第２の記憶装置、８はブラウン管表示装
置、５は第２の演算処理装置、６は第３の記憶装置、７
は第３の演算処理装置である０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１の演算処理装置及び第１の記憶装置を介して入力し
   たプロセスデータを後記第２の記憶装置の記憶内容と演
   算する第２の演算処理装置と、プラントに生ずる各種異
   常事象の伝搬シーケンスを論理式で記述し原因結果ツリ
   ーを予め第２の記憶装置に格納しておき、該記憶装置の
   内容を第２の演算処理装置で演算処理することにより異
   常の第１原因をオンライン、リアルタイムで同定し、か
   つ将来の異常事象を予測してブラウン管表示装置に表示
   するプラント診断装置において、前記第２の記憶装置に
   格納された原因結果ツリーの実行処理結果及び各ノード
   の演算処理結果とを前記第２の論理演算部で演算し、前
   記演算の結果をもとにして原因同定、もしくは予測を第
   ３の演算処理装置で診断解析し、前記原因同定の失敗時
   に将来の予測処理を実施してプラントへの異常事象を予
   測するようにしたことを特徴とするプラント診断装置。