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技術 状態監視装置、システム、及び方法

出願人 横河電機株式会社
発明者 出町公二小野寺薫
出願日 2013年4月10日 (8年1ヶ月経過) 出願番号 2013-082001
公開日 2014年10月27日 (6年6ヶ月経過) 公開番号 2014-203432
状態 拒絶査定
技術分野 制御系の試験・監視
主要キーワード 自動操 バルブ機器 想定内 大きさの順位 保守中 推定原因 アラーム生成 フィールドネットワーク
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年10月27日)のものです。
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図面 (15)

課題

運転員が適切にプラント運転し得る有用なアラームを提供することが可能な状態監視装置、システム、及び方法を提供する。

解決手段

状態監視装置30は、プラントに設置された複数の機器の各々から収集される収集情報Xに応じて、機器で測定される測定値の異常又は機器自体の異常を示す測定値アラームA1を生成する測定値アラーム生成部32aと、収集情報X及び測定値アラームA1の少なくとも一方の組み合わせから、推定されるプラントの異常状態を示す推定原因アラームA2を生成する推定原因アラーム生成部32bと、収集情報X、測定値アラームA1、及び推定原因アラームA2の少なくとも1つの組み合わせから、プラントの異常を解消するために推奨される対処を示す推奨対処アラームA3を生成する推奨対処アラーム生成部32cとを備えることを特徴としている。

概要

背景

従来から、プラントにおいては、フィールド機器と呼ばれる現場機器測定器操作器)と、これらの制御を行う制御装置とが通信手段を介して接続された分散制御システム(DCS:Distributed Control System)が構築されており、高度な自動操業が実現されている。また、このような分散制御システムが構築されているプラントにおいては、少ない運転員による効率的且つ適切な運転を実現するために、プラントの状態を常時監視し、監視結果の異常(例えば、フィールド機器の故障やプロセスの目標値からの逸脱等のプラントの異常)が生じた場合には、その異常をアラームとして運転員に迅速に通知する状態監視システムも構築されている。

上記の状態監視システムは、フィールド機器の測定結果プロセス値)やフィールド機器の異常を示す情報(アラーム)等を収集する収集装置と、収集装置で収集されたプロセス値やアラーム等を監視し、この監視結果に応じて運転員に通知すべきアラームを発生する状態監視装置と、状態監視装置で発生したアラームを運転員に通知する通知装置とからおおむね構成される。ここで、上記の状態監視装置は、予め規定されたアラーム発生条件情報(プロセス値の上限閾値や下限閾値等のアラームを発生させる条件を規定する情報)を用いて運転員に通知すべきアラームを発生する。

尚、プラントにおけるアラームの管理手法やアラームの管理を行う状態監視システムの要求仕様については、国際計測制御学会(ISA:International Society of Automation)のISA18委員会や、IEC/SC65A/WG15等で国際標準を策定する作業が行われている。また、以下の特許文献1〜7には、プラントで発生するアラームの制御、分類解析等を行う従来技術が開示されている。

概要

運転員が適切にプラントを運転し得る有用なアラームを提供することが可能な状態監視装置、システム、及び方法を提供する。状態監視装置30は、プラントに設置された複数の機器の各々から収集される収集情報Xに応じて、機器で測定される測定値の異常又は機器自体の異常を示す測定値アラームA1を生成する測定値アラーム生成部32aと、収集情報X及び測定値アラームA1の少なくとも一方の組み合わせから、推定されるプラントの異常状態を示す推定原因アラームA2を生成する推定原因アラーム生成部32bと、収集情報X、測定値アラームA1、及び推定原因アラームA2の少なくとも1つの組み合わせから、プラントの異常を解消するために推奨される対処を示す推奨対処アラームA3を生成する推奨対処アラーム生成部32cとを備えることを特徴としている。

目的

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、運転員が適切にプラントを運転し得る有用なアラームを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

プラントの状態を監視するとともに、監視結果に応じてプラントに生じた異常を通知するアラームを発生する状態監視装置において、前記プラントに設置された複数の機器の各々から収集される収集情報に応じて、前記機器で測定される測定値の異常又は前記機器自体の異常を示す第1アラームを生成する第1アラーム生成部と、前記収集情報及び前記第1アラームの少なくとも一方の組み合わせから、推定される前記プラントの異常状態を示す第2アラームを生成する第2アラーム生成部と、前記収集情報、前記第1アラーム、及び前記第2アラームの少なくとも1つの組み合わせから、前記プラントの異常を解消するために推奨される対処を示す第3アラームを生成する第3アラーム生成部とを備えることを特徴とする状態監視装置。

請求項2

前記第1アラームを発生させる第1アラーム発生条件、前記第2アラームを発生させる第2アラーム発生条件、及び前記第3アラームを発生させる第3アラーム発生条件を格納する格納部を備えており、前記第1,第2,第3アラーム生成部は、前記格納部に格納された前記第1,第2,第3アラーム発生条件が満たされた場合に、前記第1,第2,第3アラームをそれぞれ生成することを特徴とする請求項1記載の状態監視装置。

請求項3

前記第1,第2,第3アラーム発生条件は、予め規定された前記プラントの運転状態毎に用意されており、前記第1,第2,第3アラーム生成部は、前記格納部に格納された前記第1,第2,第3アラーム発生条件のうち、前記プラントの運転状態に応じた前記第1,第2,第3アラーム発生条件が満たされた場合に、前記第1,第2,第3アラームをそれぞれ生成することを特徴とする請求項2記載の状態監視装置。

請求項4

前記第1,第2,第3アラーム発生条件には、前記収集情報の時間変化に対する閾値が規定されており、前記第1,第2,第3アラーム生成部は、前記収集情報の時間変化が、前記第1,第2,第3アラーム発生条件に規定された前記収集情報の時間変化に対する閾値を超えているか否かを判定することを特徴とする請求項2又は請求項3記載の状態監視装置。

請求項5

運転員によって操作される操作部と、前記第2アラームで示される前記プラントの異常状態と実際の前記プラントの異常状態とが一致しているか否かを示す前記操作部への操作指示に応じて、前記格納部に格納された前記第2アラーム発生条件を動的に変化させる第1更新部とを備えることを特徴とする請求項2から請求項4の何れか一項に記載の状態監視装置。

請求項6

運転員によって操作される操作部と、前記第3アラームに基づいて行われた対処が適切であったか否かを示す前記操作部への操作指示に応じて、前記格納部に格納された前記第3アラーム発生条件を動的に変化させる第2更新部とを備えることを特徴とする請求項2から請求項4の何れか一項に記載の状態監視装置。

請求項7

前記第1,第2,第3アラーム生成部によって生成される前記第1,第2,第3アラームを通知する通知部を備えることを特徴とする請求項1から請求項6の何れか一項に記載の状態監視装置。

請求項8

プラントの状態を監視するとともに、監視結果に応じてプラントに生じた異常を通知するアラームを発生する状態監視システムにおいて、請求項1から請求項7の何れか一項に記載の状態監視装置と、前記プラントに設置された複数の機器の各々からの情報を前記収集情報として収集する収集装置と、前記状態監視装置で発せられる前記第1,第2,第3アラームを通知する通知装置とを備えることを特徴とする状態監視システム。

請求項9

前記通知装置は、前記状態監視装置に設けられていることを特徴とする請求項8記載の状態監視システム。

請求項10

プラントの状態を監視するとともに、監視結果に応じてプラントに生じた異常を通知するアラームを発生する状態監視方法であって、前記プラントに設置された複数の機器の各々から収集される収集情報に応じて、前記機器で測定される測定値の異常又は前記機器自体の異常を示す第1アラームを発生する第1ステップと、前記収集情報及び前記第1アラームの少なくとも一方の組み合わせから、推定される前記プラントの異常状態を示す第2アラームを発生する第2ステップと、前記収集情報、前記第1アラーム、及び前記第2アラームの少なくとも1つの組み合わせから、前記プラントの異常を解消するために推奨される対処を示す第3アラームを発生する第3ステップとを有することを特徴とする状態監視方法。

技術分野

0001

本発明は、プラントの状態を監視する状態監視装置、システム、及び方法に関する。

背景技術

0002

従来から、プラントにおいては、フィールド機器と呼ばれる現場機器測定器操作器)と、これらの制御を行う制御装置とが通信手段を介して接続された分散制御システム(DCS:Distributed Control System)が構築されており、高度な自動操業が実現されている。また、このような分散制御システムが構築されているプラントにおいては、少ない運転員による効率的且つ適切な運転を実現するために、プラントの状態を常時監視し、監視結果の異常(例えば、フィールド機器の故障やプロセスの目標値からの逸脱等のプラントの異常)が生じた場合には、その異常をアラームとして運転員に迅速に通知する状態監視システムも構築されている。

0003

上記の状態監視システムは、フィールド機器の測定結果プロセス値)やフィールド機器の異常を示す情報(アラーム)等を収集する収集装置と、収集装置で収集されたプロセス値やアラーム等を監視し、この監視結果に応じて運転員に通知すべきアラームを発生する状態監視装置と、状態監視装置で発生したアラームを運転員に通知する通知装置とからおおむね構成される。ここで、上記の状態監視装置は、予め規定されたアラーム発生条件情報(プロセス値の上限閾値や下限閾値等のアラームを発生させる条件を規定する情報)を用いて運転員に通知すべきアラームを発生する。

0004

尚、プラントにおけるアラームの管理手法やアラームの管理を行う状態監視システムの要求仕様については、国際計測制御学会(ISA:International Society of Automation)のISA18委員会や、IEC/SC65A/WG15等で国際標準を策定する作業が行われている。また、以下の特許文献1〜7には、プラントで発生するアラームの制御、分類解析等を行う従来技術が開示されている。

先行技術

0005

米国特許第8040230号明細書
米国特許第7893824号明細書
米国特許第7079984号明細書
米国特許第7213174号明細書
米国特許第7692537号明細書
米国特許第6690274号明細書
米国特許第6535122号明細書

発明が解決しようとする課題

0006

ところで、上述したISA18委員会で規定された規格ISA18.2において、「アラームとは、運転員の対処を必要とする機器の故障やプロセスの異常を運転員に通知する手段」と定義されている。しかしながら、従来は、運転員の対処の要否やアラームの内容を十分に検討しないまま、フィールド機器毎にアラームの発報設定が行われている。このため、従来の状態監視システムでは、プラントに異常が生じた場合に、不要なアラームが多発してしまい、運転員がアラームに応じた適切な対処を判断する際に、却ってアラームが判断の妨げになる虞が考えられるという問題があった。

0007

また、プラントで生ずる異常が1つのフィールド機器の測定結果に直接反映されるものである場合(例えば、圧力や流量の異常等である場合)には、プラントで生ずる異常と測定結果の異常とが一対一で対応するため、運転員は、状態監視システムから通知される1つのアラームを参照すれば、プラントの異常状態(異常の種類や異常の場所)を容易に認識することが可能である。しかしながら、例えばプラントで生ずる異常が複数のフィールド機器の測定結果に反映されるものである場合には、運転員は、状態監視システムから通知される複数のアラームを総合的に考慮する必要があるため、経験が豊富熟練した運転員でなければプラントの異常状態を認識することができないという問題があった。

0008

ここで、状態監視システムからアラームが通知された場合には、そのアラームの内容からプラントの異常状態を認識してアラームの発生原因推定し、アラームの発生原因である異常を解消し得る対処を判断し、その対処を実行するという作業がプラントの運転員によって行われる。このため、プラントで異常が発生した旨を示すアラームを単純に運転員に通知するだけではなく、推定されるプラントの異常状態を示すアラームや、異常を解消するために運転員が行うべき対処を示すアラームが通知されることになれば、熟練した運転員でなくとも適切な対処を行うことが可能になると考えられる。

0009

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、運転員が適切にプラントを運転し得る有用なアラームを提供することが可能な状態監視装置、システム、及び方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

上記課題を解決するために、本発明の状態監視装置は、プラントの状態を監視するとともに、監視結果に応じてプラントに生じた異常を通知するアラームを発生する状態監視装置(30、40、50、60、70)において、前記プラントに設置された複数の機器(D1、D2)の各々から収集される収集情報(X)に応じて、前記機器で測定される測定値の異常又は前記機器自体の異常を示す第1アラーム(A1)を生成する第1アラーム生成部(32a)と、前記収集情報及び前記第1アラームの少なくとも一方の組み合わせから、推定される前記プラントの異常状態を示す第2アラーム(A2)を生成する第2アラーム生成部(32b)と、前記収集情報、前記第1アラーム、及び前記第2アラームの少なくとも1つの組み合わせから、前記プラントの異常を解消するために推奨される対処を示す第3アラーム(A3)を生成する第3アラーム生成部(32c)とを備えることを特徴としている。
この発明によると、プラントに設置された複数の機器の各々から収集される収集情報に応じて、機器で測定される測定値の異常又は機器自体の異常を示す第1アラームが第1アラーム生成部によって生成され、収集情報及び第1アラームの少なくとも一方の組み合わせから、推定されるプラントの異常状態を示す第2アラームが第2アラーム生成部によって生成され、収集情報、第1アラーム、及び第2アラームの少なくとも1つの組み合わせから、プラントの異常を解消するために推奨される対処を示す第3アラームが第3アラーム生成部によって生成される。
また、本発明の状態監視装置は、前記第1アラームを発生させる第1アラーム発生条件(C1、C11、C21)、前記第2アラームを発生させる第2アラーム発生条件(C2、C12、C22、C32)、及び前記第3アラームを発生させる第3アラーム発生条件(C3、C13、C23、C43)を格納する格納部(33)を備えており、前記第1,第2,第3アラーム生成部が、前記格納部に格納された前記第1,第2,第3アラーム発生条件が満たされた場合に、前記第1,第2,第3アラームをそれぞれ生成することを特徴としている。
また、本発明の状態監視装置は、前記第1,第2,第3アラーム発生条件が、予め規定された前記プラントの運転状態毎に用意されており、前記第1,第2,第3アラーム生成部は、前記格納部に格納された前記第1,第2,第3アラーム発生条件のうち、前記プラントの運転状態に応じた前記第1,第2,第3アラーム発生条件が満たされた場合に、前記第1,第2,第3アラームをそれぞれ生成することを特徴としている。
また、本発明の状態監視装置は、前記第1,第2,第3アラーム発生条件には、前記収集情報の時間変化に対する閾値が規定されており、前記第1,第2,第3アラーム生成部は、前記収集情報の時間変化が、前記第1,第2,第3アラーム発生条件に規定された前記収集情報の時間変化に対する閾値を超えているか否かを判定することを特徴としている。
また、本発明の状態監視装置は、運転員によって操作される操作部(34)と、前記第2アラームで示される前記プラントの異常状態と実際の前記プラントの異常状態とが一致しているか否かを示す前記操作部への操作指示に応じて、前記格納部に格納された前記第2アラーム発生条件を動的に変化させる第1更新部(61)とを備えることを特徴としている。
或いは、本発明の状態監視装置は、運転員によって操作される操作部(34)と、前記第3アラームに基づいて行われた対処が適切であったか否かを示す前記操作部への操作指示に応じて、前記格納部に格納された前記第3アラーム発生条件を動的に変化させる第2更新部(71)とを備えることを特徴としている。
また、本発明の状態監視装置は、前記第1,第2,第3アラーム生成部によって生成される前記第1,第2,第3アラームを通知する通知部(35)を備えることを特徴としている。
本発明の状態監視システムは、プラントの状態を監視するとともに、監視結果に応じてプラントに生じた異常を通知するアラームを発生する状態監視システム(1〜5)において、上記の何れかに記載の状態監視装置(30、40、50、60、70)と、前記プラントに設置された複数の機器の各々からの情報を前記収集情報として収集する収集装置(10、20)と、前記状態監視装置で発せられる前記第1,第2,第3アラームを通知する通知装置(35)とを備えることを特徴としている。
また、本発明の状態監視システムは、前記通知装置が、前記状態監視装置に設けられていることを特徴としている。
本発明の状態監視方法は、プラントの状態を監視するとともに、監視結果に応じてプラントに生じた異常を通知するアラームを発生する状態監視方法であって、前記プラントに設置された複数の機器(D1、D2)の各々から収集される収集情報(X)に応じて、前記機器で測定される測定値の異常又は前記機器自体の異常を示す第1アラーム(A1)を発生する第1ステップ(S13)と、前記収集情報及び前記第1アラームの少なくとも一方の組み合わせから、推定される前記プラントの異常状態を示す第2アラーム(A2)を発生する第2ステップ(S15)と、前記収集情報、前記第1アラーム、及び前記第2アラームの少なくとも1つの組み合わせから、前記プラントの異常を解消するために推奨される対処を示す第3アラーム(A3)を発生する第3ステップ(S17)とを有することを特徴としている。

発明の効果

0011

本発明によれば、プラントに設置された複数の機器の各々から収集される収集情報に応じて、機器で測定される測定値の異常又は機器自体の異常を示す第1アラームを生成し、収集情報及び第1アラームの少なくとも一方の組み合わせから、推定されるプラントの異常状態を示す第2アラームを生成し、収集情報、第1アラーム、及び第2アラームの少なくとも1つの組み合わせから、プラントの異常を解消するために推奨される対処を示す第3アラームを生成しているため、運転員が適切にプラントを運転し得る有用なアラームを提供することが可能であるという効果がある。

図面の簡単な説明

0012

本発明の第1実施形態による状態監視システムの全体構成を示すブロック図である。
本発明の第1実施形態による状態監視装置の要部構成を示すブロック図である。
本発明の第1実施形態で用いられるアラーム発生条件の一例を示す図である。
本発明の第1実施形態で用いられるアラーム発生条件の一例を示す図である。
本発明の第1実施形態で用いられるアラーム発生条件の一例を示す図である。
本発明の第1実施形態による状態監視システムのアラーム発生動作の概要を示すフローチャートである。
本発明の第2実施形態による状態監視システムの全体構成を示すブロック図である。
本発明の第2実施形態で用いられるアラーム発生条件の一例を示す図である。
本発明の第3実施形態による状態監視システムの全体構成を示すブロック図である。
本発明の第3実施形態で用いられるアラーム発生条件の一例を示す図である。
本発明の第4実施形態による状態監視システムの全体構成を示すブロック図である。
本発明の第4実施形態で用いられるアラーム発生条件の一例を示す図である。
本発明の第5実施形態による状態監視システムの全体構成を示すブロック図である。
本発明の第5実施形態で用いられるアラーム発生条件の一例を示す図である。

実施例

0013

以下、図面を参照して本発明の実施形態による状態監視装置、システム、及び方法について詳細に説明する。

0014

〔第1実施形態〕
〈状態監視システムの全体構成〉
図1は、本発明の第1実施形態による状態監視システムの全体構成を示すブロック図である。図1に示す通り、本実施形態の状態監視システム1は、入力装置10(収集装置)、通信装置20(収集装置)、及び状態監視装置30を備えており、プラントの現場に設置されたデバイスD1,D2から得られる情報を用いてプラントの状態を監視するとともに、監視結果に応じてプラントに生じた異常を通知するアラームを発生する。

0015

ここで、上記デバイスD1,D2は、例えば温度センサ圧力計流量計等のセンサ機器流量制御弁開閉弁等のバルブ機器ファンモータ等のアクチュエータ機器、その他のプラントの現場に設置されるフィールド機器である。デバイスD1は、アナログ伝送線(例えば、「4〜20mA」信号の伝送に使用される伝送線)Lを介して入力装置10に接続されており、温度、圧力、流量等の測定結果を示すアナログ信号を、アナログ伝送線Lを介して送信する。これに対し、デバイスD2は、例えばフィールドネットワーク等のプラントに敷設されたネットワークNを介して通信装置20に接続されており、温度、圧力、流量等の測定結果を示すディジタル信号を、ネットワークNを介して送信する。

0016

入力装置10は、アナログ伝送路Lを介してデバイスD1に接続されており、デバイスD1からアナログ伝送路Lを介して伝送されてくるアナログ信号を受信して、デバイスD1の測定結果(プロセス値)やデバイスD1の異常を示す情報(アラーム)等を収集する。通信装置20は、ネットワークNに接続されており、状態監視装置30の制御の下でネットワークNを介してデバイスD2と通信を行い、デバイスD2の測定結果(プロセス値)やデバイスD2の異常を示す情報(アラーム)等を収集する。これら入力装置10及び通信装置20で収集された情報(収集情報)は何れも、状態監視装置30に出力される。尚、入力装置10及び通信装置20は、状態監視装置30の制御の下で、デバイスD1,D2に対するパラメータの設定等を行うことも可能である。

0017

状態監視装置30は、インターフェイス部31a,31b、制御部32、格納部33、操作部34、及び表示部35(通知装置)を備えており、デバイスD1,D2から得られる情報を用いてプラントの状態を監視するとともに、監視結果に応じてプラントに生じた異常を通知するアラームを発生する。尚、この状態監視装置は、例えばワークステーション又はパーソナルコンピュータ等のコンピュータで実現される。

0018

インターフェイス部31aは、状態監視装置30に入力装置10を接続するためのインターフェイスであり、入力装置10で収集された情報を制御部32に出力するとともに、制御部32からの制御信号を入力装置10に出力する。インターフェイス部31bは、状態監視装置30に通信装置20を接続するためのインターフェイスであり、通信装置20で収集された情報を制御部32に出力するとともに、制御部32からの制御信号を通信装置20に出力する。

0019

制御部32は、状態監視装置32の動作を統括して制御する。例えば、制御部32は、インターフェイス部31a,31bを介して入力装置10及び通信装置20で収集されたデバイスD1,D2の各々で得られたプロセス値やアラームを取得して、プラントの状態を監視する。また、必要に応じて入力装置10及び通信装置20を制御し、デバイスD1,D2に対するパラメータの設定等を行う。

0020

また、制御部32は、デバイスD1,D2から取得したプロセス値やアラームを用いて、プラントに生じた異常を通知するアラームを発生する。具体的に、制御部32は、測定値アラームA1(第1アラーム)、推定原因アラームA2(第2アラーム)、及び推奨対処アラームA3(第3アラーム)の3種類のアラームを生成する(図2参照)。測定値アラームA1は、デバイスD1,D2で測定されるプロセス値の異常又はデバイスD1,D2自体の異常を示すアラームである。推定原因アラームA2は、推定されるプラントの異常状態(異常の種類や異常の場所)を示すアラームである。推奨対処アラームA3は、プラントの異常を解消するために推奨される対処を示すアラームである。尚、これらアラームの詳細については後述する。

0021

格納部33は、例えばハードディスク等の外部記憶装置で実現され、制御部32がアラームを発生させる条件を示す情報であるアラーム発生条件Cを格納する。上述の通り、制御部32は、測定値アラームA1、推定原因アラームA2、及び推奨対処アラームA3の3種類のアラームを生成する。このため、格納部33に格納されるアラーム発生条件Cは、上記測定値アラームA1を発生させるアラーム発生条件C1、上記推定原因アラームA2を発生させるアラーム発生条件C2、及び上記推奨対処アラームA3発生させるアラーム発生条件C3を含んでいる。尚、これらアラーム発生条件の詳細については後述する。

0022

操作部34は、キーボードポインティングデバイス等の入力装置を備えており、例えばプラントの運転員によって操作され、運転員の操作に応じた指示を制御部32に出力する。表示部35は、液晶表示装置等の表示装置を備えており、プラントの監視状態を示す情報、制御部32で生成されたアラーム、その他の各種情報を表示することにより、例えばプラントの運転員に対してプラントの状態やアラームを通知する。

0023

表示部35は、制御部32で生成されたアラーム(測定値アラームA1、推定原因アラームA2、及び推奨対処アラームA3)を、種類毎に区別して表示する。これは、プラントの運転員が、状態監視装置で発生したアラームの種類を、迅速且つ容易に把握できるようにするためである。例えば、表示部35は、測定値アラームA1、推定原因アラームA2、及び推奨対処アラームA3毎に、使用するシンボル文字の色、シンボルの形状、文字列の内容等を変えて表示する。尚、制御部32で生成されたアラームを音で通知するようにしても良い。アラームを音で通知する場合には、例えばアラームの種類に応じて音程リズムを変えるのが望ましい。

0024

〈状態監視装置の要部構成〉
図2は、本発明の第1実施形態による状態監視装置の要部構成を示すブロック図である。図2に示す通り、状態監視装置30の制御部32は、測定値アラーム生成部32a(第1アラーム生成部)、推定原因アラーム生成部32b(第2アラーム生成部)、及び推奨対処アラーム生成部32c(第3アラーム生成部)を備える。これら測定値アラーム生成部32a、推定原因アラーム生成部32b、及び推奨対処アラーム生成部32cは、各々の機能を実現するためのソフトウェアがコンピュータに読み込まれて、ソフトウェアとハードウェア資源とが協働することによって実現される。

0025

測定値アラーム生成部32aは、入力装置10及び通信装置20で収集された情報である収集情報Xに応じて測定値アラームA1を生成する。推定原因アラーム生成部32bは、収集情報X及び測定値アラームA1の少なくとも一方の組み合わせから推定原因アラームA2を生成する。推奨対処アラーム生成部32cは、収集情報X、測定値アラームA1、及び推定原因アラームA2の少なくとも1つの組み合わせから推奨対処アラームA3を生成する。

0026

これら測定値アラーム生成部32a、推定原因アラーム生成部32b、及び推奨対処アラーム生成部32cは、格納部33に格納されたアラーム発生条件C1,C2,C3が満たされた場合に、測定値アラームA1、推定原因アラームA2、及び推奨対処アラームA3をそれぞれ生成する。尚、測定値アラーム生成部32aは、収集情報XがデバイスD1,D2自体の異常を示すものである場合には、アラーム発生条件C1を用いることなく収集情報Xに基づいて測定値アラームA1を生成する。

0027

次に、上記のアラーム発生条件C1〜C3について詳細に説明する。図3図5は、本発明の第1実施形態で用いられるアラーム発生条件の一例を示す図である。尚、図3は、測定値アラームA1を発生させるためのアラーム発生条件C1の一例を示す図であり、図4(a),(b)は、推定原因アラームA2を発生させるためのアラーム発生条件C2の一例を示す図であり、図5は、推奨対処アラームA3を発生させるためのアラーム発生条件C3の一例を示す図である。

0028

図3に例示するアラーム発生条件C1は、デバイスD1,D2の各々に一意割り当てられたデバイスIDと、測定値アラームA1を発生させるための条件である閾値とが対応付けられたものである。例えば、「XXXXXXXX」なるデバイスIDには、閾値(上限閾値)として80[℃]が対応付けられている。測定値アラーム生成部32aは、「XXXXXXXX」なるデバイスIDが付されたデバイス(温度センサ)から得られる測定結果(収集情報X)が80[℃]を超えている場合には、「XXXXXXXX」なるデバイスIDが付されたデバイスの測定値が異常である旨を示す測定値アラームA1を生成する。

0029

図4(a)に例示するアラーム発生条件C2は、各測定点(各デバイスの設置位置)における測定値の大きさの順位の組み合わせを示す情報と、推定原因(異常と推定される箇所を示す情報)とが対応付けられたものである。例えば、「測定点1」の測定値の大きさが1番であり、「測定点2」の測定値の大きさが2番であり、「測定点3」の測定値の大きさが3番であることを示す情報に対しては、異常箇所を示す情報として「POS1」なる情報が対応付けられている。推定原因アラーム生成部32bは、「測定点1」の測定値が最も高く、次いで「測定点2」の測定値が高く、「測定点3」の測定値が最も低いことを示す収集情報Xが得られた場合には、「POS1」が異常箇所である旨を示す推定原因アラームA2を生成する。

0030

また、図4(b)に例示するアラーム発生条件C2は、各測定点(各デバイスの設置位置)における測定値アラームA1の発生の有無の組み合わせを示す情報と、推定原因(異常と推定される箇所を示す情報)とが対応付けられたものである。例えば、「測定点1」については測定値アラームA1が発生しておらず、「測定点2」,「測定点3」については測定値アラームA1が発生していることを示す情報に対しては、異常箇所を示す情報として「POS2」なる情報が対応付けられている。

0031

推定原因アラーム生成部32bは、測定値アラーム生成部32aから、「測定点2」,「測定点3」についての測定値アラームA1が得られ、「測定点1」についての測定値アラームA1が得られない場合には、「POS2」が異常箇所である旨を示す推定原因アラームA2を生成する。尚、アラーム発生条件C2は、収集情報Xと図4(b)に示す測定値アラームA1の発生の有無との組み合わせであっても良い。

0032

図5に例示するアラーム発生条件C3は、各測定点(各デバイスの設置位置)における測定値アラームA1の発生の有無を示す情報及び推定原因アラームA2の発生の有無を示す情報の組み合わせを示す情報と、プラントの異常を解消するために推奨される対処を示す推奨対処とが対応付けられたものである。例えば、推奨対処としては、「手動操作」、「緊急停止」、「原料制限」等が用意されている。

0033

推奨対処アラーム生成部32cは、測定値アラームA1及び推定原因アラームA2の発生の有無を示す情報の組み合わせを示す情報が満たされた場合に、満たされた情報に対応付けられている推奨対処を示す推奨対処アラームA3を生成する。尚、アラーム発生条件C3は、収集情報X、図4(b)に示す測定値アラームA1の発生の有無、推定原因アラームA2の発生の有無の少なくとも1つの組み合わせであっても良い。

0034

〈状態監視システムの動作〉
次に、以上説明した状態監視システム1におけるアラーム発生動作について説明する。図6は、本発明の第1実施形態による状態監視システムのアラーム発生動作の概要を示すフローチャートである。尚、図6に示すフローチャートの処理は、例えば一定の周期で繰り返し行われ、或いは不定期に行われる。

0035

図6に示すフローチャートの処理が開始されると、まずデバイスD1,D2からプロセス値やアラームを収集する処理が行われる(ステップS11)。具体的には、監視制御装置30によって入力装置10及び通信装置20が制御され、入力装置10によってデバイスD1からプロセス値やアラームを収集する処理が行われるとともに、通信装置20によって及びデバイスD2からプロセス値やアラームを収集する処理が行われる。かかる処理によって収集されたプロセス値やアラーム(収集情報X)は、状態監視装置30に入力される。

0036

次に、収集情報Xが制御部32に入力されるとともに、格納部33に格納されたアラーム発生条件Cが制御部32に読み出され、測定値アラームの発生条件(アラーム発生条件C1)が成立したか否かが測定値アラーム生成部32aで判断される(ステップS12)。アラーム発生条件C1が成立したと判断した場合(ステップS12の判断結果が「YES」の場合)には、測定値アラーム生成部32aによって測定値アラームA1を生成する処理が行われる(ステップS13:第1ステップ)。

0037

例えば、「XXXXXXXX」なるデバイスIDが付されたデバイス(図3参照)から得られる測定結果(収集情報X)が80[℃]を超えていた場合には、「XXXXXXXX」なるデバイスIDが付されたデバイスの測定値が異常である旨を示す測定値アラームA1を生成する処理が測定値アラーム生成部32aで行われる。尚、測定値アラーム生成部32aで生成された測定値アラームA1は、制御部32から表示部35に出力されて表示部35に表示される。

0038

ステップS13の処理が終了すると、推定原因アラームの発生条件(アラーム発生条件C2)が成立したか否かが推定原因アラーム生成部32aで判断される(ステップS14)。尚、ステップS14の処理は、測定値アラームの発生条件(アラーム発生条件C1)が成立していないと測定値アラーム生成部32aで判断された場合(ステップS12の判断結果が「NO」の場合)にも行われる。

0039

アラーム発生条件C2が成立したと判断した場合(ステップS14の判断結果が「YES」の場合)には、推定原因アラーム生成部32bによって推定原因アラームA2を生成する処理が行われる(ステップS15:第2ステップ)。例えば、図4(b)に示す通り、「測定点1」については測定値アラームA1が発生しておらず、「測定点2」,「測定点3」については測定値アラームA1が発生した場合には、「POS2」が異常箇所である旨を示す推定原因アラームA2を生成する処理が推定原因アラーム生成部32bで行われる。尚、推定原因アラーム生成部32bで生成された推定原因アラームA2は、制御部32から表示部35に出力されて表示部35に表示される。

0040

ステップS15の処理が終了すると、推奨対処アラームの発生条件(アラーム発生条件C3)が成立したか否かが推奨対処アラーム生成部32cで判断される(ステップS16)。尚、ステップS16の処理は、推定原因アラームの発生条件(アラーム発生条件C2)が成立していないと推定原因アラーム生成部32bで判断された場合(ステップS14の判断結果が「NO」の場合)にも行われる。

0041

アラーム発生条件C3が成立したと判断した場合(ステップS16の判断結果が「YES」の場合)には、推奨対処アラーム生成部32cによって推奨対処アラームA3を生成する処理が行われる(ステップS17:第3ステップ)。例えば、図5に示す通り、プラントの運転員に対して「手動操作」、「緊急停止」、「原料制限」等を指示する推奨対処アラームA3を生成する処理が推奨対処アラーム生成部32cで行われる。尚、推奨対処アラーム生成部32cで生成された推奨対処アラームA3は、制御部32から表示部35に出力されて表示部35に表示される。ステップS17の処理が終了した場合、或いはステップS16の判断結果が「NO」である場合には、図6に示す一連の処理が終了する。

0042

以上の通り、本実施形態では、プラントに設置された複数のデバイスD1,D2の各々から情報を収集し、デバイスD1,D2で測定される測定値の異常又はデバイスD1,D2自体の異常を示す測定値アラームA1、推定されるプラントの異常状態を示す推定原因アラームA2、及びプラントの異常を解消するために推奨される対処を示す推奨対処アラームA3を生成するようにしている。このように、本実施形態では、測定値等の異常を示す測定値アラームA1のみならず、推定原因アラームA2及び奨対処アラームA3が発せられるため、熟練した運転員でなくとも適切にプラントを運転することが可能である。

0043

ここで、状態監視システム1で発せられるアラームに対して優先順位を設定すれば、重要度の高いアラームを優先して通知することもできる。例えば、推奨対処アラームA3に最も高い優先度を設定し、推定原因アラームA2に次に高い優先度を設定し、測定値アラームA1に最も低い優先度を設定するといった具合である。このような優先度の設定を行うことで、アラームの洪水(不要なアラームが多発する事態)を防止することもできる。

0044

〔第2実施形態〕
図7は、本発明の第2実施形態による状態監視システムの全体構成を示すブロック図である。図7に示す通り、本実施形態の状態監視システム2は、図1に示す状態監視装置30に代えて状態監視装置40を設けた構成である。この状態監視装置40は、アラーム発生条件C1〜C3に代えてアラーム発生条件C11〜C13を格納部33に格納し、運転状態取得部41を制御部32に設けた点が図1に示す状態監視装置30とは相違する。本実施形態の状態監視システム2は、プラントの運転状態毎にアラーム発生条件を切り替え可能にしたものである。

0045

図8は、本発明の第2実施形態で用いられるアラーム発生条件の一例を示す図である。尚、図8は、測定値アラームA1を発生させるためのアラーム発生条件C11の一例を示す図である。図8に例示するアラーム発生条件C11は、デバイスD1,D2の各々に一意に割り当てられたデバイスIDと、プラントの運転状態毎の閾値とが対応付けられたものである。

0046

例えば、「XXXXXXXX」なるデバイスIDには、プラントの状態が「運転中」の場合の閾値として80[℃]が対応付けられており、プラントの状態が「停止中」の場合の閾値として20[℃]が対応付けられている。また、プラントの状態が「切替中(生産銘柄の切り替え中)」の場合の閾値として50[℃]が対応付けられており、プラントの状態が「保守中」の場合の閾値として20[℃]が対応付けられている。

0047

尚、図示は省略しているが、推定原因アラームA2を発生させるためのアラーム発生条件C12は、例えば図4(a),(b)に示すアラーム発生条件C2が、プラントの運転状態毎に用意されたものである。同様に、推奨対処アラームA3を発生させるためのアラーム発生条件C13は、例えば図5に示すアラーム発生条件C3が、プラントの運転状態毎に用意されたものである。

0048

状態監視装置40の制御部32に設けられた運転状態取得部41は、プラントの運転状態を取得する。例えば、操作部34から入力される運転員の指示に基づいてプラントの運転状態を取得し、或いはプラントの運転状態を制御する制御装置(図示省略)から出力される情報に基づいてプラントの運転状態を取得する。状態監視装置40の制御部32に設けられた測定値アラーム生成部32a、推定原因アラーム生成部32b、及び推奨対処アラーム生成部32c(図2参照)は、運転状態取得部41で取得されたプラントの運転状態に基づいて、測定値アラームA1、推定原因アラームA2、及び推奨対処アラームA3を生成する際に用いるアラーム発生条件C11,C12,C13を切り替える。

0049

尚、本実施形態の状態監視システム2におけるアラームの生成処理は、上記の運転状態取得部41で取得されたプラントの運転状態に基づいてアラーム発生条件C11,C12,C13が切り替えられる点を除けば、第1実施形態と同様に行われる。つまり、本実施形態においても、基本的には図6に示すフローチャートの処理に従ってアラームの生成処理が行われる。このため、本実施形態では、動作の詳細な説明は省略する。

0050

本実施形態においても、第1実施形態と同様に、測定値等の異常を示す測定値アラームA1のみならず、推定原因アラームA2及び奨対処アラームA3が発せられるため、熟練した運転員でなくとも適切にプラントを運転することが可能である。また、本実施形態では、プラントの運転状態に応じてアラーム発生条件が切り替えられ、プラントの状態に応じたアラームを発生させることができるため、安全性の向上等を図ることができる。

0051

〔第3実施形態〕
図9は、本発明の第3実施形態による状態監視システムの全体構成を示すブロック図である。図9に示す通り、本実施形態の状態監視システム3は、図1に示す状態監視装置30に代えて状態監視装置50を設けた構成である。この状態監視装置50は、アラーム発生条件C1〜C3に代えてアラーム発生条件C21〜C23を格納部33に格納し、変化量算出部51を制御部32に設けた点が図1に示す状態監視装置30とは相違する。本実施形態の状態監視システム3は、入力装置10及び通信装置20で収集された情報(収集情報)の時間変化に応じてアラームを発生させるものである。

0052

図10は、本発明の第3実施形態で用いられるアラーム発生条件の一例を示す図である。尚、図10は、測定値アラームA1を発生させるためのアラーム発生条件C21の一例を示す図である。図10に例示するアラーム発生条件C11は、デバイスD1,D2の各々に一意に割り当てられたデバイスIDと、収集情報Xの変化量に対する閾値とが対応付けられたものである。例えば、「XXXXXXXX」なるデバイスIDには、温度の変化量に対する閾値(上限閾値)として、80[℃/s]が対応付けられている。尚、図示は省略しているが、推定原因アラームA2を発生させるためのアラーム発生条件C22、及び推奨対処アラームA3を発生させるためのアラーム発生条件C23は、収集情報Xについては、収集情報Xに代えて収集情報Xの変化量が格納されたものである。

0053

状態監視装置50の制御部32に設けられた変化量算出部51は、収集される収集情報Xを格納部33に順次格納するとともに、格納部33に格納した収集情報Xを用いて収集情報Xの変化量を算出する。尚、本実施形態の状態監視システム3におけるアラームの生成処理は、収集情報Xの変化量を算出して収集情報Xの時間変化に応じてアラームを発生させる点を除けば、第1実施形態と同様に行われる。つまり、本実施形態においても、基本的には図6に示すフローチャートの処理に従ってアラームの生成処理が行われる。このため、本実施形態では、動作の詳細な説明は省略する。

0054

本実施形態においても、第1実施形態と同様に、測定値等の異常を示す測定値アラームA1のみならず、推定原因アラームA2及び奨対処アラームA3が発せられるため、熟練した運転員でなくとも適切にプラントを運転することが可能である。また、本実施形態では、収集情報Xの時間変化に応じてアラームを発生させるようにしているため、例えば測定値が変化しやすいプラントの起動時において、測定値の変化が想定内であるのか否かを容易に検出することができる。尚、上記実施形態では、測定値の時間変化を考慮する例について説明したが、測定値の時間変化の時間変化を考慮しても良い。

0055

〔第4実施形態〕
図11は、本発明の第4実施形態による状態監視システムの全体構成を示すブロック図である。図11に示す通り、本実施形態の状態監視システム4は、図1に示す状態監視装置30に代えて状態監視装置60を設けた構成である。この状態監視装置60は、アラーム発生条件C2に代えてアラーム発生条件C32を格納部33に格納し、条件更新部61(第1更新部)を制御部32に設けた点が図1に示す状態監視装置30とは相違する。本実施形態の状態監視システム4は、推定原因アラームA2で示されるプラントの異常状態と実際のプラントの異常状態とが一致しているか否かに応じて、推定原因アラームA2を発生させるためのアラーム発生条件C32を動的に変化させるようにしたものである。

0056

図12は、本発明の第4実施形態で用いられるアラーム発生条件の一例を示す図である。尚、図12は、推定原因アラームA2を発生させるためのアラーム発生条件C32の一例を示す図である。図12に例示するアラーム発生条件C32は、各測定点(各デバイスの設置位置)における測定値の大きさの順位の組み合わせを示す情報と、複数の推定原因(異常と推定される箇所を示す情報)の確率を示す情報とが対応付けられたものである。例えば、「測定点1」の測定値の大きさが1番であり、「測定点2」の測定値の大きさが2番であり、「測定点3」の測定値の大きさが3番であることを示す情報に対しては、異常箇所が「POS1」である確率が「20%」であり、異常箇所が「POS2」である確率が「30%」であり、異常箇所が「POS3」である確率が「50%」であることを示す情報が対応付けられている。

0057

状態監視装置60の制御部32に設けられた条件更新部61は、操作部34から入力される運転員の指示(推定原因アラームA2で示されるプラントの異常状態と実際のプラントの異常状態とが一致しているか否かを示す指示)に基づいて、格納部33に格納されたアラーム発生条件C32を更新する。例えば、前回発報した推定原因アラームA2で示されるプラントの異常箇所が「POS3」であり、実際のプラントの異常箇所が「POS2」である旨の指示が操作部34から入力された場合には、図12に示すアラーム発生条件C32における異常箇所が「POS3」である確率を低減させ(例えば、「20%」に低減させ)、異常箇所が「POS2」である確率を上昇させる(例えば、「60%」に上昇させる)。このような変更がなされると、次回以降に発報される推定原因アラームA2の内容が変更されることとなる。

0058

このように、本実施形態では、推定原因アラームA2で示されるプラントの異常状態と実際のプラントの異常状態とが一致しているか否かに応じて、推定原因アラームA2を発生させるためのアラーム発生条件C32を動的に変化させるようにしているため、発報される推定原因アラームA2をより適切なものに改善することができる。尚、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、測定値等の異常を示す測定値アラームA1のみならず、推定原因アラームA2及び奨対処アラームA3が発せられるため、熟練した運転員でなくとも適切にプラントを運転することが可能である。

0059

〔第5実施形態〕
図13は、本発明の第5実施形態による状態監視システムの全体構成を示すブロック図である。図13に示す通り、本実施形態の状態監視システム5は、図1に示す状態監視装置30に代えて状態監視装置70を設けた構成である。この状態監視装置70は、アラーム発生条件C3に代えてアラーム発生条件C43を格納部33に格納し、条件更新部71(第2更新部)を制御部32に設けた点が図1に示す状態監視装置30とは相違する。本実施形態の状態監視システム5は、推奨対処アラームA3に基づいて行われた対処が適切であったか否かに応じて、推奨対処アラームA3を発生させるためのアラーム発生条件C43を動的に変化させるようにしたものである。

0060

図14は、本発明の第5実施形態で用いられるアラーム発生条件の一例を示す図である。尚、図14は、推奨対処アラームA3を発生させるためのアラーム発生条件C43の一例を示す図である。図14に例示するアラーム発生条件C43は、各測定点(各デバイスの設置位置)における測定値アラームA1の発生の有無を示す情報及び推定原因アラームA2の発生の有無を示す情報の組み合わせを示す情報と、複数の推奨対処の確率を示す情報とが対応付けられたものである。

0061

状態監視装置70の制御部32に設けられた条件更新部71は、操作部34に対する操作指示に基づいて、格納部32に格納された操作履歴H(操作部34に対してなされた過去の操作履歴)からアラーム発生条件C43に用いる推奨対処を抽出する。また、条件更新部71は、操作部34から入力される運転員の指示(推奨対処アラームA3に基づいて行われた対処が適切であったか否かを示す指示)に基づいて、格納部33に格納されたアラーム発生条件C43を更新する。具体的には、前述した第4実施形態と同様に、操作部34から入力される運転員の指示に基づいて、複数の推奨対処の確率を変更する。このような変更がなされると、次回以降に発報される推奨対処アラームA3の内容が変更されることとなる。

0062

このように、本実施形態では、推奨対処アラームA3に基づいて行われた対処が適切であったか否かに応じて、推奨対処アラームA3を発生させるためのアラーム発生条件C43を動的に変化させるようにしているため、発報される推奨対処アラームA3をより適切なものに改善することができる。尚、本実施形態においても、第1実施形態と同様に、測定値等の異常を示す測定値アラームA1のみならず、推定原因アラームA2及び奨対処アラームA3が発せられるため、熟練した運転員でなくとも適切にプラントを運転することが可能である。

0063

以上、本発明の実施形態による状態監視装置、システム、及び方法について説明したが、本発明は上述した実施形態に制限されることなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、前述した第1〜第5実施形態を適宜組み合わせることも可能である。一例を挙げると、第4,第5実施形態を組み合わせて、推定原因アラームA2を発生させるためのアラーム発生条件C32と、推奨対処アラームA3を発生させるためのアラーム発生条件C43とを共に動的に変化させるようにしても良い。

0064

また、上記実施形態では、アナログ伝送線Lに接続されたデバイスD1及びネットワークNに接続されたデバイスD2から得られる測定結果を用いてプラントの状態を監視する例について説明した。しかしながら、本発明は、ISA100.11aやWirelessHART登録商標)等の無線通信規格準拠した無線通信が可能な無線ネットワークに接続された無線デバイスから得られる測定結果を用いてプラントの状態を監視する状態監視システムにも適用可能である。

0065

また、上記実施形態では、状態監視装置30〜70が通知装置としての表示部35を備えており、状態監視装置30〜70で発生したアラームを状態監視装置30〜70の表示部35に表示することによって、アラームを運転員に通知する例について説明した。しかしながら、運転員によって操作される端末装置を状態監視装置30〜70とは別に設け、状態監視装置30〜70で発生したアラームを端末装置に表示することによってアラームを運転員に通知するようにしても良い。

0066

1〜5状態監視システム
10入力装置
20通信装置
30状態監視装置
32a測定値アラーム生成部
32b推定原因アラーム生成部
32c推奨対処アラーム生成部
33 格納部
34 操作部
35 表示部
40 状態監視装置
50 状態監視装置
60 状態監視装置
61 条件更新部
70 状態監視装置
71 条件更新部
A1 測定値アラーム
A2 推定原因アラーム
A3 推奨対処アラーム
C1〜C3アラーム発生条件
C11〜C13 アラーム発生条件
C21〜C23 アラーム発生条件
C32,C43 アラーム発生条件
D1,D2デバイス
X 収集情報

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