JP2003280734A - Method and apparatus for diagnosis of process equipment - Google Patents
Method and apparatus for diagnosis of process equipmentInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プロセス制御にお
いてフィールドで使用される機器の状態を、運転を停止
することなく、オンラインで診断するためのプロセス機
器診断方法及び装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a process equipment diagnosing method and apparatus for diagnosing the status of equipment used in the field in process control online without stopping the operation.
【０００２】[0002]
【０００３】図５は、分散型制御装置による流量制御シ
ステムにおいて、オンラインでセンサ手段の診断を行
う、従来のプロセス機器診断装置の一例を示す機能ブロ
ック図である。１は流体Ｆを移送するプロセス配管、２
は操作手段としての制御バルブ、３は配管１に挿入され
たセンサ手段としての流量計である。FIG. 5 is a functional block diagram showing an example of a conventional process equipment diagnosing device for diagnosing sensor means online in a flow rate control system using a distributed control device. 1 is a process pipe for transferring a fluid F, 2
Is a control valve as an operating means, and 3 is a flow meter as a sensor means inserted in the pipe 1.
【０００４】４は制御を担当するフィールドコントロー
ルステーション（ＦＣＳ）であり、入出力装置５を介し
て流量計３の測定信号Ｓｉを入力し、所定の演算処理結
果である操作信号Ｍｏを制御バルブ２に出力し、例えば
流体Ｆの流量を定値制御する。６は上位装置（ＨＩＳ）
であり、制御バス７を介してＦＣＳ４と通信する。Reference numeral 4 denotes a field control station (FCS) in charge of control, which inputs a measurement signal Si of the flowmeter 3 via the input / output device 5 and outputs an operation signal Mo, which is a predetermined arithmetic processing result, to the control valve 2 To control the flow rate of the fluid F to a constant value. 6 is a host device (HIS)
And communicates with the FCS 4 via the control bus 7.
【０００５】ブロック８はプロセス機器診断装置であ
る。プロセス機器診断装置８において、９は開閉手段で
あり、制御バルブ２に対してこれを強制的にオンオフす
る操作信号Ｍｆを発信する。１０は診断手段であり、操
作信号Ｍｆによる制御バルブ２のオンオフ操作に対する
流量計３の応答信号Ｓｆを入力する。Block 8 is a process equipment diagnostic device. In the process equipment diagnostic device 8, reference numeral 9 denotes an opening / closing means, which sends an operation signal Mf to the control valve 2 forcibly turning it on and off. Reference numeral 10 is a diagnostic means for inputting a response signal Sf of the flowmeter 3 to the on / off operation of the control valve 2 by the operation signal Mf.
【０００６】診断手段１０における診断アルゴリズム
は、操作信号Ｍｆのオンオフ回数に対する応答信号Ｓｆ
の変化の回数をカウントし、一致していれば流量計３は
正常であると判断する。このような診断アルゴリズムを
採用した技術は、例えば特開平１０−１８５６６０で公
開されている。The diagnostic algorithm in the diagnostic means 10 is a response signal Sf corresponding to the number of times the operation signal Mf is turned on and off.
The number of times of change of is counted, and if they match, it is judged that the flow meter 3 is normal. A technique employing such a diagnostic algorithm is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-185660.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】このような診断アルゴ
リズムでは、センサ手段の異常、電源異常、アンプ異常
等オンオフ的な判定は可能であるが、プロセス配管の異
常、センサ手段の感度低下、プロセスの時定数等の判定
は困難である。With such a diagnosis algorithm, it is possible to make on / off judgments such as sensor means abnormality, power source abnormality, and amplifier abnormality, but process piping abnormality, sensor means sensitivity deterioration, and process abnormality. It is difficult to judge the time constant.
【０００８】本発明の目的は、操作手段を強制的に複数
回オンオフ操作した時のセンサ手段の応答のタイムラグ
をもとに、プロセス配管の診断並びにセンサ手段の応答
を一次遅れ系と仮定したときの応答感度及びプロセスの
時定数の診断を可能とするプロセス機器診断装置を実現
するものである。An object of the present invention is to diagnose the process piping and assume that the response of the sensor means is a first-order lag system based on the time lag of the response of the sensor means when the operation means is forcibly turned on and off a plurality of times. The present invention realizes a process equipment diagnostic device that enables the diagnosis of response sensitivity and process time constant.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明のプロセス機器診断方法及び装置の構成は、次
の通りである。
（１）プロセス配管手段で移送される流体の物理量を測
定するセンサ手段と、前記流体の流量を制御する操作手
段とを有する制御システムに設定されるプロセス機器診
断方法において、（ａ）前記操作手段を強制的に複数回
オンオフさせ、前記センサ手段の応答のピークとなる時
間を検出するステップ、（ｂ）前記操作手段のオンオフ
時間との差を統計処理してタイムラグを算出するステッ
プ、（ｃ）算出された前記タイムラグを、過去のタイム
ラグと比較することにより、前記プロセス配管手段の状
態を診断するステップとを有すること特徴とするプロセ
ス機器診断方法。
（２）（ａ）前記タイムラグをもとに、実時間よりタイ
ムラグ分だけ遅延した前記センサ手段の診断用の基準時
間を算出するステップ、（ｂ）前記基準時間をもとに、
前記センサ手段の応答を一次遅れ系と仮定した式を最小
二乗法により同定し、前記センサ手段の応答感度並びに
プロセスの時定数を算出するステップ、（ｃ）過去のセ
ンサ手段応答感度並びにプロセス時定数を比較すること
により、前記センサ手段並びにプロセスの状態を診断す
るステップとを有することを特徴とする（１）記載のプ
ロセス機器診断方法。
（３）前記操作手段を強制的に複数回オンオフさせる場
合に、その時のプロセスの稼動時操作量を中心値として
正負方向にオンオフすることを特徴とする、（１）また
は（２）のいずれかに記載のプロセス機器診断方法。
（４）前記センサ手段が流量計であり、前記操作手段が
制御バルブであることを特徴とする、（１）乃至（３）
のいずれかに記載のプロセス機器診断方法。
（５）前記センサ手段並びに前記操作手段は、フィール
ドバスによって接続されて通信することを特徴とする
（１）乃至（４）のいずれかに記載のプロセス機器診断
方法。
（６）プロセス配管手段で移送される流体の物理量を測
定するセンサ手段と、前記流体の流量を制御する操作手
段とを有する制御システムに設定されるプロセス機器診
断装置において、前記操作手段を強制的に複数回オンオ
フさせ、前記センサ手段の応答のピークとなる時間を検
出する手段と、前記操作手段のオンオフ時間との差を統
計処理してタイムラグを算出するタイムラグ演算手段を
具備するプロセス機器診断装置。
（７）前記タイムラグをもとに、実時間よりタイムラグ
分だけ遅延した前記センサ手段の診断用の基準時間を算
出する基準時間演算手段と、前記基準時間をもとに、前
記センサ手段の応答を一次遅れ系と仮定した式を最小二
乗法により同定し、前記センサ手段の応答感度並びにプ
ロセスの時定数を算出する、感度・時定数演算手段とを
具備することを特徴とする（６）記載のプロセス機器診
断装置。
（８）前記操作手段を強制的に複数回オンオフさせる場
合に、その時のプロセスの稼動時操作量を中心値として
正負方向にオンオフすることを特徴とする、（６）また
は（７）のいずれかに記載のプロセス機器診断装置。
（９）前記センサ手段が流量計であり、前記操作手段が
制御バルブであることを特徴とする、（６）乃至（８）
のいずれかに記載のプロセス機器診断装置。
（１０）前記センサ手段並びに前記操作手段は、フィー
ルドバスによって接続されて通信することを特徴とする
（６）乃至（９）のいずれかに記載のプロセス機器診断
装置。The structure of the process equipment diagnosing method and apparatus of the present invention which achieves the above object is as follows. (1) In a process equipment diagnosis method set in a control system having a sensor means for measuring a physical quantity of a fluid transferred by a process piping means and an operation means for controlling a flow rate of the fluid, (a) the operation means Is forcibly turned on and off a plurality of times to detect a peak time of the response of the sensor means, (b) a step of statistically processing a difference from the on / off time of the operating means to calculate a time lag, (c) And a step of diagnosing the state of the process piping means by comparing the calculated time lag with a past time lag. (2) (a) calculating a reference time for diagnosis of the sensor means delayed from the actual time by a time lag based on the time lag, (b) based on the reference time,
A step of identifying the equation assuming that the response of the sensor means is a first-order lag system by the least squares method, and calculating the response sensitivity of the sensor means and the time constant of the process, (c) the response sensitivity of the past sensor means and the process time constant And the step of diagnosing the state of the sensor means and the process by comparing the above. (3) When the operating means is forcibly turned on and off a plurality of times, it is turned on and off in the positive and negative directions with the operating amount of the process at that time as a central value. The method for diagnosing process equipment described in. (4) The sensor means is a flow meter and the operating means is a control valve, (1) to (3)
The method for diagnosing process equipment according to any one of 1. (5) The process device diagnosing method according to any one of (1) to (4), wherein the sensor means and the operating means are connected by a field bus and communicate with each other. (6) In a process equipment diagnostic device set in a control system having a sensor means for measuring a physical quantity of a fluid transferred by a process piping means and an operating means for controlling a flow rate of the fluid, the operating means is forcibly used. Process device diagnostic device comprising means for detecting a peak time of the response of the sensor means and time lag calculating means for statistically processing the difference between the on / off time of the operating means to calculate the time lag. . (7) Based on the time lag, reference time calculation means for calculating a reference time for diagnosis of the sensor means delayed from the real time by a time lag, and response of the sensor means based on the reference time. (6) A sensitivity / time constant calculating means for calculating the response sensitivity of the sensor means and the time constant of the process by identifying the equation assuming a first-order lag system by the least squares method. Process equipment diagnostic equipment. (8) When the operation means is forcibly turned on and off a plurality of times, it is turned on and off in the positive and negative directions with the operation amount during operation of the process at that time as a central value, (6) or (7) The process equipment diagnostic device according to 1. (9) The sensor means is a flow meter, and the operating means is a control valve, (6) to (8)
The process equipment diagnostic device according to any one of 1. (10) The process device diagnostic apparatus according to any one of (6) to (9), wherein the sensor means and the operation means are connected by a field bus and communicate with each other.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施態様を図面を
用いて説明する。図１は本発明を適用したプロセス機器
診断装置の一例を示す機能ブロック図であり、図５の従
来装置で説明した要素と同一要素には同一符号を付して
説明を省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram showing an example of a process equipment diagnostic apparatus to which the present invention is applied. The same elements as those explained in the conventional apparatus of FIG.
【００１１】プロセス機器診断装置８において、開閉手
段９の機能は図５の場合と同じであり、制御バルブ２を
強制的にオンオフする操作信号Ｍｆを発信する。１１は
タイムラグ演算手段であり、複数回の開閉操作信号の各
開始時間Ｔ１より、応答信号Ｓｆのピーク時間Ｔ２の差
を統計処理してタイムラグＴＬを出力する。In the process equipment diagnostic device 8, the function of the opening / closing means 9 is the same as that in the case of FIG. 5, and the operation signal Mf for forcibly turning on / off the control valve 2 is transmitted. Reference numeral 11 denotes a time lag calculating means, which statistically processes the difference between the peak times T2 of the response signals Sf from the start times T1 of the opening / closing operation signals of a plurality of times and outputs the time lag TL.
【００１２】１２はタイムラグ、センサ応答感度、時定
数に関する過去の試験データを蓄積したデータベースで
ある。１３はプロセス配管診断手段であり、データベー
ス１２より得られるタイムラグに関する過去の試験デー
タＴＬｓと演算されたタイムラグＴＬを比較してプロセ
ス配管１の状態を診断する。Reference numeral 12 is a database in which past test data relating to time lag, sensor response sensitivity, and time constant are accumulated. Reference numeral 13 denotes a process pipe diagnosing means, which compares the past test data TLs regarding the time lag obtained from the database 12 with the calculated time lag TL to diagnose the state of the process pipe 1.
【００１３】１４はセンサ手段の応答感度並びにプロセ
スの時定数を算出するための基準時間計算手段であり、
実時間ｔとタイムラグＴＬとの差（ｔ−ＴＬ）を計算
し、出力する。Reference numeral 14 is a reference time calculation means for calculating the response sensitivity of the sensor means and the time constant of the process.
The difference (t-TL) between the real time t and the time lag TL is calculated and output.
【００１４】１５は感度・時定数演算手段であり、前記
基準時間に基づいてセンサ手段の応答を一次遅れ系と仮
定した式を最小二乗法により同定し、センサ手段の応答
感度Ａ並びにプロセスの時定数Ｔを演算して出力する。Reference numeral 15 is a sensitivity / time constant calculating means, which identifies the response of the sensor means as a first-order lag system based on the reference time and identifies it by the least square method. The constant T is calculated and output.
【００１５】１６はセンサ応答感度診断手段であり、デ
ータベース１２より得られるセンサ応答感度に関する過
去の試験データＡｓと演算されたセンサ応答感度Ａを比
較してセンサ手段の状態を診断する。Reference numeral 16 is a sensor response sensitivity diagnosing means, which compares the past test data As concerning the sensor response sensitivity obtained from the database 12 with the calculated sensor response sensitivity A to diagnose the state of the sensor means.
【００１６】１７はプロセス時定数診断手段であり、デ
ータベース１２より得られる時定数に関する過去の試験
データＴｓと演算された時定数Ｔを比較してプロセスの
状態を診断する。A process time constant diagnosing means 17 compares the past test data Ts relating to the time constant obtained from the database 12 with the calculated time constant T to diagnose the state of the process.
【００１７】図２は、制御バルブ２のオンオフ開閉操作
に対する流量計の応答を示す波形図である。（Ａ）は操
作出力Ｍｏの周期的なオンオフ波形図であり、各信号の
立下り時刻をＴ１で示す。FIG. 2 is a waveform diagram showing the response of the flow meter to the on / off opening / closing operation of the control valve 2. (A) is a periodic on / off waveform diagram of the operation output Mo, and the falling time of each signal is indicated by T1.
【００１８】図２（Ｂ）は、流量計３の一次遅れの応答
信号Ｓｆの波形図であり、操作出力Ｍｏの時刻Ｔ１に対
する応答時刻をＴ２で示す。点線の曲線Ｆが流量計３の
予測される一次遅れ応答である。時刻Ｔ１からＴ２まで
の時間ＴＬがタイムラグである。FIG. 2B is a waveform diagram of the response signal Sf of the first-order lag of the flowmeter 3, and the response time of the operation output Mo with respect to the time T1 is indicated by T2. Dotted curve F is the predicted first order lag response of flow meter 3. A time lag is a time TL from time T1 to time T2.
【００１９】本発明では、複数回の制御バルブのオンオ
フ開閉操作毎に流量計の応答のピーク判定を実行し、統
計処理によりノイズの影響を除いたタイムラグＴＬの演
算をおこない、その演算結果と過去の試験データＴＬｓ
との比較でプロセス配管の診断を行う。According to the present invention, the peak judgment of the response of the flowmeter is executed every time the control valve is turned on and off, and the time lag TL is calculated by the statistical processing to eliminate the influence of noise. Test data TLs
The process piping is diagnosed by comparing with.
【００２０】図３はタイムラグＴＬの演算によりプロセ
ス配管の診断を実行する手順を示すフローチャートであ
る。FIG. 3 is a flow chart showing a procedure for diagnosing process piping by calculating the time lag TL.
【００２１】ステップＳ１で、制御バルブ２のオンオフ
開閉操作を複数回行ない、各バルブ開閉操作の閉時間Ｔ
１をメモリに記憶する。In step S1, the on / off operation of the control valve 2 is performed plural times, and the closing time T of each valve opening / closing operation is performed.
Store 1 in memory.
【００２２】ステップＳ２で、流量計応答出力値の平均
化演算を行ない、流量プロセスノイズを小さくし、更に
ステップＳ３乃至ステップＳ６の処理で、開閉に対応す
る流量計応答出力の複数のピーク値（極大または極小
値）の時間Ｔ２を検出する。In step S2, the flowmeter response output values are averaged to reduce flow process noise, and in steps S3 to S6, a plurality of peak values of the flowmeter response output corresponding to opening and closing ( The maximum or minimum value of time T2 is detected.
【００２３】ステップＳ２での平均化演算方法として、
その時間の例えば２０個前までのサンプリング信号の平
均値を算出しておく。As the averaging calculation method in step S2,
For example, the average value of the sampling signals up to 20 times before that time is calculated.
【００２４】ステップＳ３で、一つ前の時刻の平均値と
比較し、大きいか等しい場合に１として、小さい場合に
０とし、その平均値を求めることによりノイズの影響を
少なくする。In step S3, the average value at the immediately preceding time is compared, 1 is set if it is larger or equal, 0 is set if it is smaller, and the average value is calculated to reduce the influence of noise.
【００２５】ステップＳ４で０と１の信号で１０個の平
均をチェックし、０．５以下になったときにステップＳ
６でピーク時間Ｔ２を算出する。In step S4, the average of 10 signals is checked with 0 and 1 signals.
The peak time T2 is calculated at 6.
【００２６】この判断アルゴリズムは、ピーク前の上昇
中はほとんど１が立つがピークに近くなると山がなだら
かになるので、遥動のために０が頻繁に現れる。下降中
はほとんど０が立つ特徴を利用している。ちなみに、判
断基準を０．７に設定するとピークの判定を間違える可
能性が多いがピーク時間推定の遅れは小さくなる。In this judgment algorithm, almost 1 stands during the rising before the peak, but the mountain becomes gentle near the peak, so 0 frequently appears due to the fluctuation. It uses the characteristic that almost 0 stands during the descent. By the way, when the judgment criterion is set to 0.7, there is a possibility that the peak judgment will be mistaken, but the delay in peak time estimation becomes small.
【００２７】制御バルブのオンオフ開閉操作毎に、算出
される複数のピーク時間Ｔ２による複数の時間差（Ｔ２
-Ｔ１）を平均してタイムラグＴＬとする。A plurality of time differences (T2) due to a plurality of calculated peak times T2 for each on / off opening / closing operation of the control valve.
-T1) is averaged to obtain the time lag TL.
【００２８】ステップＳ７では、このように算出された
タイムラグＴＬと過去の試験結果で得られたデータＴＬ
ｓを比較し、差が０. ５以下であれば正常、０. ５を超
えた場合は異常とする診断を行なう。In step S7, the time lag TL thus calculated and the data TL obtained from the past test results
s is compared, and if the difference is 0.5 or less, it is judged as normal, and if it exceeds 0.5, it is judged as abnormal.
【００２９】実時間をｔとするとき、Ｔ２以降の平均値
を新しい基準時間軸（ｔ−ＴＬ）に並べ、複数個の平均
値データを最小二乗法で１次遅れ系のステップ応答の収
束値を予測計算することにより、センサ応答感度や配管
の詰まり等による時定数変化を求める計算が可能であ
る。When the real time is t, average values after T2 are arranged on a new reference time axis (t-TL), and a plurality of average value data are converged by the least square method in the step response of the first-order lag system. By predicting, it is possible to calculate the change in the time constant due to sensor response sensitivity and clogging of piping.
【００３０】図４は、センサ応答感度Ａと時定数Ｔの算
出・判定手順を示すフローチャートである。図におい
て、iはサンプリングにおいてi番目を示す。Ｙｉは２０
個のサンプリング平均値のｉ番目のデータ、ｔｉはｉ番
目の新しい時間軸である。FIG. 4 is a flow chart showing the procedure for calculating / determining the sensor response sensitivity A and the time constant T. In the figure, i indicates the i-th sampling. Yi is 20
The i-th data of the sampling average values, ti is the i-th new time axis.
【００３１】センサ応答感度Ａはステップ応答の収束値
であり、オンラインのバルブ開閉試験で求めることは容
易ではない。Ｔは一次遅れ系の時定数であり、これもオ
ンラインでは求めることは容易ではない。The sensor response sensitivity A is a converged value of the step response, and it is not easy to obtain it by an online valve opening / closing test. T is the time constant of the first-order lag system, and this too is not easy to find online.
【００３２】ステップＳ１で、実時間ｔから診断用の基
準時間軸を設定する。ｉ番目の基準時間ｔｉを、ｔｉ＝
ｔ−ＴＬとする。センサ出力応答をＹｉ＝Ａ＊［１−ｅ
ｘｐ（−ｔｉ／Ｔ）］と仮定し、ステップＳ２でｔｉと
Ｙｉをメモリに格納する。In step S1, a reference time axis for diagnosis is set from the real time t. The i-th reference time ti is ti =
Let t-TL. The sensor output response is Yi = A * [1-e
xp (-ti / T)], and ti and Yi are stored in the memory in step S2.
【００３３】以下にステップＳ３での演算処理を説明す
る。センサ出力応答をＹｉ＝Ａ＊［１−ｅｘｐ（−ｔｉ
／Ｔ）］と仮定する。Σ（Ｙｉ−Ａ＊［１−ｅｘｐ（−
ｔｉ／Ｔ）］）２ ≒０となるように最小二乗法で２個
の未知数ＴとＡを求める。The calculation processing in step S3 will be described below. The sensor output response is Yi = A * [1-exp (-ti
/ T)]. Σ (Yi-A * [1-exp (-
ti / T)]) 2 Two unknowns T and A are obtained by the method of least squares so that 2 ≈ 0.
【００３４】∂〔Σ（Ｙｉ−Ａ＊［１−ｅｘｐ（−ｔｉ
／Ｔ）］）２〕／∂Ａ＝０
∂〔Σ（Ｙｉ−Ａ＊［１−ｅｘｐ（−ｔｉ／
Ｔ）］）２〕／∂Ｔ＝０
より次の（１），（２）を得る。∂ [Σ (Yi-A * [1-exp (-ti
/ T)]) 2 ] / ∂A = 0 ∂ [Σ (Yi-A * [1-exp (-ti /
The following (1) and (2) are obtained from T)]) 2 ] / ∂T = 0.
【００３５】
Σ（Ｙｉ＊［１−ｅｘｐ（−ｔｉ／Ｔ)］）
−Ａ＊Σ（１−ｅｘｐ（−ｔｉ／Ｔ）２＝０ …（１）
Σ（Ｙｉ−Ａ＊［１−ｅｘｐ（−ｔｉ／Ｔ）］）＊ｔｉ
＊ｅｘｐ（−ｔｉ／Ｔ)＊（１／Ｔ２）＝０ …（２）
Ｙｉ，ｔｉは平均値のサンプリングデータであるから既
知である。（１）,（２）の連立方程式から２個の未知
数ＡとＴを計算する。未知数Ａは（１）から容易に消去
できる。（２）に代入すればＴだけの未知数となる。ニ
ュ-トンの数値計算法でＴを求める。もしＴがオフライ
ンデータで分かっていれば（１）だけであるから容易に
Ａを計算できるΣ (Yi * [1-exp (-ti / T)])-A * Σ (1-exp (-ti / T) 2 = 0 (1) Σ (Yi-A * [1-exp (-ti / T)]) * ti * exp (-ti / T) * (1 / T 2) = 0 ... (2) Yi, ti is known from the sampling data of the average value. (1) Then, two unknowns A and T are calculated from the simultaneous equations of (2) .The unknown A can be easily eliminated from (1) .If it is substituted into (2), it becomes an unknown only T. Newton's number Calculate T by calculation method: If T is known from the offline data, it is (1) and A can be calculated easily.
【００３６】ステップＳ４では、算出されたセンサ応答
感度Ａ並びにプロセスの時定数Ｔにつき、過去の試験デ
ータＡｓ，Ｔｓとの比較を行い、その差が０．１＊Ａ以
下であれば応答感度は正常、０．５＊Ｔ以下であれば時
定数は正常と判定する。In step S4, the calculated sensor response sensitivity A and process time constant T are compared with past test data As and Ts. If the difference is 0.1 * A or less, the response sensitivity is determined. Normal, if 0.5 * T or less, the time constant is determined to be normal.
【００３７】本発明の実施において、操作手段を強制的
に複数回オンオフさせる場合に、その時のプロセスの稼
動時操作量を中心値として正負方向にオンオフすること
により、プロセスの制御状態を大きく乱すことなくオン
ライン診断を実施することができる。In the practice of the present invention, when the operating means is forcibly turned on and off a plurality of times, the process control state is greatly disturbed by turning on and off in the positive and negative directions with the operating amount of the process at that time as the central value. Online diagnostics can be performed without.
【００３８】以上説明した実施例では、センサ手段とし
て流量計、操作手段として制御バルブを示したが、本発
明はプロセス配管で移送される流体の物理量の制御シス
テム、例えばポンプの操作による流体の圧力制御、ヒー
タの操作による流体の温度制御等にも汎用的に適用する
ことができる。In the embodiments described above, the flow meter is used as the sensor means and the control valve is used as the operating means. However, the present invention is a control system of the physical quantity of the fluid transferred in the process pipe, for example, the pressure of the fluid by operating the pump. It can be generally applied to control, temperature control of a fluid by operating a heater, and the like.
【００３９】更に実施例では、プロセス機器診断装置８
はスタンドアロン構成で示したが、この診断機能を上位
装置６のメニューとして持たせ、ユーザが任意に実行可
能とすることができる。Further, in the embodiment, the process equipment diagnostic device 8
Although shown as a stand-alone configuration, the diagnostic function can be provided as a menu of the host device 6 and can be arbitrarily executed by the user.
【００４０】フィールド機器が通信機能を有し、フィー
ルドバス１８の管理機器１９と通信できるシステムで
は、管理機器１９内の機能として搭載することが可能で
ある。更に、上位機器６がイーサネット（登録商標）２
０に接続され、インターネット等の外部ネットワーク網
２１を介して他のイーサネット２２に接続されたリモー
トメンテナンス機器２３と通信できる環境では、リモー
トメンテナンス機器内の機能として搭載することも可能
である。In a system in which the field device has a communication function and can communicate with the management device 19 of the field bus 18, it can be installed as a function in the management device 19. Furthermore, the host device 6 is an Ethernet (registered trademark) 2
In an environment in which the remote maintenance device 23 is connected to 0 and can communicate with a remote maintenance device 23 connected to another Ethernet 22 via an external network network 21 such as the Internet, it can be installed as a function in the remote maintenance device.
【００４１】[0041]
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば従来の回数判定方法よりも詳しく、タイ
ムラグ、センサ応答感度、プロセス時定数を、オンライ
ンで診断することができる。このとき、操作手段の開閉
を、その時のプロセス位置を中心に変動させれば、プロ
セスの制御状態を大きく乱すことなくオンライン診断を
実施することができる。As is apparent from the above description,
According to the present invention, the time lag, the sensor response sensitivity, and the process time constant can be diagnosed online in more detail than the conventional number determination method. At this time, if the opening / closing of the operating means is changed centering on the process position at that time, online diagnosis can be performed without significantly disturbing the control state of the process.
【００４２】本発明の診断機能を分散型制御システムに
おける上位装置、フィールドバスの管理機器、ネットワ
ークを介した外部のリモートメンテナンス機器に持たせ
ることにより、ユーザが必要に応じていつでもプロセス
機器の診断を実行できる環境を実現することができる。By providing the diagnostic function of the present invention to the host device in the distributed control system, the fieldbus management device, and the external remote maintenance device via the network, the user can diagnose the process device whenever necessary. An environment that can be executed can be realized.
【図１】本発明を適用したプロセス機器診断装置の一例
を示す機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram showing an example of a process equipment diagnosis device to which the present invention is applied.
【図２】制御バルブ２の開閉操作に対する流量計の応答
を示す波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram showing the response of the flow meter to the opening / closing operation of the control valve 2.
【図３】タイムラグＴＬの演算によりプロセス配管の診
断を実行する手順を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a procedure for executing a process pipe diagnosis by calculating a time lag TL.
【図４】センサ応答感度Ａと時定数Ｔの算出・判定手順
を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a calculation / determination procedure of a sensor response sensitivity A and a time constant T.
【図５】分散型制御装置による流量制御システムにおい
て、オンラインでセンサ手段の診断を行う、従来のプロ
セス機器診断装置の一例を示す機能ブロック図である。FIG. 5 is a functional block diagram showing an example of a conventional process equipment diagnostic device for diagnosing sensor means online in a flow rate control system using a distributed control device.
１ プロセス配管 ２ 制御バルブ ３ 流量計 ４ フィールドコントロールステーション ５ 入出力装置 ６ 上位装置 ７ 制御バス ８ プロセス機器診断装置 ９ 開閉手段 １１ タイムラグ演算手段 １２ データベース １３ プロセス配管診断手段 １４ 基準時間計算手段 １５ 感度・時定数演算手段 １６ センサ応答感度診断手段 １７ 時定数診断手段 １８ フィールドバス １９ 管理機器 ２０ イーサネット ２１ 外部ネットワーク網 ２２ 他のイーサネット ２３ リモートメンテナンス機器 1 process piping 2 control valve 3 flow meter 4 field control station 5 I / O device 6 Upper device 7 control bus 8 Process equipment diagnostic equipment 9 opening and closing means 11 Time lag calculation means 12 Database 13 Process piping diagnostic means 14 Reference time calculation means 15 Sensitivity / time constant calculation means 16 Sensor response sensitivity diagnostic means 17 Time constant diagnostic means 18 fieldbus 19 Management equipment 20 Ethernet 21 External network 22 Other Ethernet 23 Remote maintenance equipment
Claims (10)
量を測定するセンサ手段と、前記流体の流量を制御する
操作手段とを有する制御システムに設定されるプロセス
機器診断方法において、（ａ）前記操作手段を強制的に
複数回オンオフさせ、前記センサ手段の応答のピークと
なる時間を検出するステップ、（ｂ）前記操作手段のオ
ンオフ時間との差を統計処理してタイムラグを算出する
ステップ、（ｃ）算出された前記タイムラグを、過去の
タイムラグと比較することにより、前記プロセス配管手
段の状態を診断するステップとを有すること特徴とする
プロセス機器診断方法。1. A process equipment diagnosing method set in a control system, comprising: a sensor means for measuring a physical quantity of a fluid transferred by a process piping means; and an operating means for controlling a flow rate of the fluid. A step of forcibly turning the operating means on and off a plurality of times to detect a peak time of the response of the sensor means; (b) a step of statistically processing the difference from the on / off time of the operating means to calculate a time lag; c) a step of diagnosing the state of the process piping means by comparing the calculated time lag with a past time lag.
りタイムラグ分だけ遅延した前記センサ手段の診断用の
基準時間を算出するステップ、（ｂ）前記基準時間をも
とに、前記センサ手段の応答を一次遅れ系と仮定した式
を最小二乗法により同定し、前記センサ手段の応答感度
並びにプロセスの時定数を算出するステップ、（ｃ）過
去のセンサ手段応答感度並びにプロセス時定数を比較す
ることにより、前記センサ手段並びにプロセスの状態を
診断するステップとを有することを特徴とする請求項１
記載のプロセス機器診断方法。2. A step of: (a) calculating a reference time for diagnosis of the sensor means delayed from the actual time by a time lag based on the time lag; (b) the sensor based on the reference time. Identifying the equation assuming that the response of the means is a first-order lag system by the least squares method, and calculating the response sensitivity of the sensor means and the time constant of the process, (c) comparing the past sensor means response sensitivity and the process time constant And diagnosing the state of the sensor means and the process by doing so.
Described process equipment diagnostic method.
せる場合に、その時のプロセスの稼動時操作量を中心値
として正負方向にオンオフすることを特徴とする、請求
項１または請求項２のいずれかに記載のプロセス機器診
断方法。3. The method according to claim 1, wherein when the operating means is forcibly turned on and off a plurality of times, the operating amount of the process at that time is turned on and off in the positive and negative directions with a central value. The method for diagnosing process equipment according to any one of the above.
手段が制御バルブであることを特徴とする、請求項１乃
至請求項３のいずれかに記載のプロセス機器診断方法。4. The method for diagnosing process equipment according to claim 1, wherein the sensor means is a flow meter and the operating means is a control valve.
ィールドバスによって接続されて通信することを特徴と
する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のプロセス
機器診断方法。5. The process equipment diagnosing method according to claim 1, wherein the sensor means and the operating means are connected by a field bus and communicate with each other.
量を測定するセンサ手段と、前記流体の流量を制御する
操作手段とを有する制御システムに設定されるプロセス
機器診断装置において、 前記操作手段を強制的に複数回オンオフさせ、前記セン
サ手段の応答のピークとなる時間を検出する手段と、前
記操作手段のオンオフ時間との差を統計処理してタイム
ラグを算出するタイムラグ演算手段を具備するプロセス
機器診断装置。6. A process equipment diagnosing device set in a control system comprising a sensor means for measuring a physical quantity of a fluid transferred by a process piping means and an operating means for controlling a flow rate of the fluid, wherein the operating means is Process equipment including means for detecting the time when the response of the sensor means is peaked by forcibly turning on / off a plurality of times and time lag calculating means for statistically processing the difference between the on / off time of the operating means to calculate the time lag. Diagnostic device.
ムラグ分だけ遅延した前記センサ手段の診断用の基準時
間を算出する基準時間演算手段と、 前記基準時間をもとに、前記センサ手段の応答を一次遅
れ系と仮定した式を最小二乗法により同定し、前記セン
サ手段の応答感度並びにプロセスの時定数を算出する、
感度・時定数演算手段とを具備することを特徴とする請
求項６記載のプロセス機器診断装置。7. A reference time calculation means for calculating a reference time for diagnosing the sensor means delayed from the real time by a time lag based on the time lag, and a sensor time of the sensor means based on the reference time. An equation assuming that the response is a first-order lag system is identified by the least squares method, and the response sensitivity of the sensor means and the time constant of the process are calculated.
7. The process equipment diagnostic apparatus according to claim 6, further comprising a sensitivity / time constant calculation means.
せる場合に、その時のプロセスの稼動時操作量を中心値
として正負方向にオンオフすることを特徴とする、請求
項６または請求項７のいずれかに記載のプロセス機器診
断装置。8. The method according to claim 6 or 7, wherein when the operation means is forcibly turned on and off a plurality of times, it is turned on and off in the positive and negative directions with the operating amount of the process at that time as a central value. The process device diagnostic device according to any one of claims.
手段が制御バルブであることを特徴とする、請求項６乃
至請求項８のいずれかに記載のプロセス機器診断装置。9. The process equipment diagnostic apparatus according to claim 6, wherein the sensor means is a flow meter and the operating means is a control valve.
フィールドバスによって接続されて通信することを特徴
とする請求項６乃至請求項９のいずれかに記載のプロセ
ス機器診断装置。10. The sensor means and the operating means are
10. The process equipment diagnostic device according to claim 6, wherein the device is connected by a field bus for communication.
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|---|---|---|---|---|
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- 2002-03-19 JP JP2002076807A patent/JP3832365B2/en not_active Expired - Fee Related
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