JP2012181859A - 遠隔監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御盤の環境の健全性を監視したり、将来の異常を推定したり、その異常の原因となっている環境要素を推定したり、その対策を支援したりすることが可能な遠隔監視装置を得る。
【解決手段】制御盤CC内部の設置環境を測定する環境センサ群91〜93、CC内部に実装された各種機器の物理量を測定する物理センサ群71〜74、CC内部の電子制御装置10、20の内部故障を検出する内部故障検出センサ、91〜93及び71〜74で測定されたデータ並びに内部故障検出センサからの内部情報をCC外部に送受信可能な無線通信システムで、かつCCは離隔した位置に実装され、通信システムを介して得られる各種センサからの測定データを取り込み可能な無線通信システムを備え、CCからの設置環境に対する測定データの変化及びCCからの物理量に対する測定データの変化並びに内部故障検出センサからの内部情報の変化と、予め記憶された環境基準に関する知識ベースとの相関からCCの環境の健全性を監視するもの。
【選択図】図５

Description

本発明は、監視対象が例えばプラント機器用電子制御盤のごとき制御盤の設置環境を、これとは離隔した場所で監視可能な遠隔監視装置に関する。

一般に、電子装置に付属させるセンサシステムには、予め対象装置内で計測すべき箇所や異常を観測する箇所が決まっているところにセンサを置き決まった情報のみを収集する監視システムがあるが、これらの実例として特許文献１、特許文献２がある。

また電子制御装置の異常時にその原因の特定を行う機能をもつ監視システムの実例としては特開平５−２２３８６７「電磁環境計測器」を挙げる。

特開平１０−２２７４００号公報「遠隔監視システム」 特開平５− ２２３８６７号公報「電磁環境計測器」

電子制御装置や電動機ドライブ装置を含む電子盤あるいはドライブ盤以下「盤」は新規導入以降長期間運用されるため、その設置周囲の環境が設置当時からさまざま変化していることが多く故障や異常の原因になることがある。

１）電源線が制御信号線付近に敷設されると信号線へのノイズとなる。

２）動力線が電子盤近辺を通過することで電子制御装置の電源へのノイズとなる。

３）インバータ機器が電子盤付近に設置されると電源装置および制御信号線へのノイズとなる。

４）ドライブ盤が出すノイズが自分の制御や通信機能を阻害する。

５）振動を伴う機器が設置されると振動に制限のある機器の故障原因となったり、信号接続部での接触不良原因となる。

６）空調が変わると湿度低にて静電気による放電が発生しやすくなり電子制御装置を直接破壊したり、温度高にて電子部品のタイミングが変りノイズによる影響を受けやすくなる
こういった環境の変化により盤に故障や停止が発生した場合は、その故障が装置を構成する部品の偶発故障に起因するものか、設置している環境を原因として部品故障や誤動作を生じているかを判断することが難しい。例えば制御に用いている直流電源電圧の変動で電子制御装置がダウンする場合、温度高で電源装置の平滑コンデンサの電解液蒸発が加速されたことによるリップルの増大なのか、電源出力に誘導ノイズが重畳したものか、電源のＡＣ入力にノイズが混入しかつ電源装置のアース処理が不十分なためにＤＣ出力側にリップルが乗ったのか、電源装置アースの不良で蓄電された電荷が湿度低下時に空中放電して発生した電磁波によるものなのかなど複数の原因が考えられる。またノイズでもモータ動作による誘導電流、インバータによるノイズ、リレーやスイッチの入切りで発生する誘導ノイズなどが考えられ、そのどれであっても対策が異なる。

もしこれが常に観測できている異常現象であれば通常のオシロスコープなどの測定器に適切なプローブを取付けてその環境の物理量を測定することが可能で、その原因となる環境を特定し、その対策を実施し、効果を確認することが可能である。しかし、例えば電子制御装置動作中、外部の高電圧接点の動作などによる瞬間ノイズが影響するような場合、その発生頻度が１年に一度以下というケースがある。

こういったトラブルを的確に観測するためには長期間の監視、更に原因となりそうな複数箇所での複数要因の測定が必要である。

そして要因となる環境の測定に関しては、その測定対象や測定箇所の追加や変更も必要となる。

また、電子制御装置やドライブ装置自身がまだ異常状態には至っていなくても、外部からのノイズや振動で制御電源が何らかの影響を受けていたりする場合、あるいはその影響が時間を経て大きくなっていたりするような「異常発生予備軍」的な兆候が見られる場合、それを示すことで事前の対応を支援することも必要である。

そしてセンサを設けて測定している環境データ上や電子制御装置あるいはドライブ装置以下「装置」）自身の電源電圧やアース電流に装置故障となるようなレベルでない程度の変化であっても、装置はＩＯアクセスでバス異常を瞬時検出しリトライで正常復帰していたり、メモリが１ビットエラーを起こし、ＥＣＣ機能で復帰していたり、ディスク装置が振動などの影響でセクタ異常を発生し代替シリンダ処置をしていたりする場合がある。これらはその時点で装置にとって重大な異常をもたらすものではないがストレスを与えていることには変わりなく、将来の故障につながる可能性がある。こうしたボディブロー的な環境要素もその発見を支援し、見つけ次第排除する必要がある。

また環境データ上でなんらかの変化が発生した場合、計測している装置の制御電圧やアース電流、電子基板温度あるいは内部で検出されるＩＯバスの状態には特に異常が確認できない場合でも、電子論理回路でのタイミングへの影響が瞬時の出力逆転を生じたりバッファＩＣの瞬時故障を生じ、それがプロセス制御で「期待しない制御結果」を起こす場合がある。こういった場合、環境データの変化や装置の制御電圧などの情報、装置内部で検出されるＩＯバスエラーの情報や装置自信の異常情報とプロセスの時系列的な情報とを混在させて表示させることで該「期待しない制御結果」となんらかの関係がないのかなどを確認できることも保守上必要である。

特許文献１は、通常の制御装置が制御する被制御対象の物理量を測定するセンサシステムについて記載され、これはホストＣＰＵと、センサを有する複数の監視装置との通信手段を備えている。これは現場に設置している監視装置は他の監視装置を中継してホストＣＰＵと通信が行うことを特徴とした発明であり、ホストＣＰＵから監視装置への命令を順次無線を通じて伝えたり、ホストＣＰＵは各監視装置から順次送られてくるデータをモニタリングしたり検討したりして、ＣＲＴにデータまたはその処理結果を出力表示する。監視装置が多数の監視対象に設置されＣＰＵに近い監視装置から順番に並んでつぎつぎに通信が行われるようになっている。その一実施例としてパイプラインを監視する装置の一つの監視装置が記載され、監視装置にはＩＴＶ、圧力センサ、温度センサ、振動センサ、音響センサ、歪ゲージなど各種センサが取り付けられている。

この装置は複数のセンサを一つの監視装置に設けそれを無線あるいは有線にてホストＣＰＵに情報を伝えているが、その測定された箇所での物理量を単純に送信すること、あるいはそこで観測された複数の物理量同士の演算から得られる加工データの送信が目的でありそこで観測されたある物理量が異常であった場合その異常の原因がどこから発生したか、そこで観測される物理量、例えばこの監視装置に電磁波センサがあったとしてもそれで計測された現象が他の監視装置のどこかの測定値に影響をあたえるか与えないかの推定を行えない。それは、監視装置が 特定の監視対象に沿って配置されるためであり、監視対象に環境からの影響が出る場合その原因は対象から離れた場所、特に電磁波あるいは熱のように特定の監視対象に沿うのではなく、ある空間を通じて影響を与えるというケースを扱えないからである。またその環境データが制御自身にどういう影響を与えるか推定する仕組みを持たないからである。

特許文献２は、電子制御装置の異常とその環境から来る原因の特定を行うセンサシステムについて記載されている。具体的には、電子制御装置を格納する建屋と、その電子制御装置が異常を起こしたことを検出するセンサの異常検出トリガ信号をもとに外部電磁妨害波による異常を前提に、電磁妨害波を測定しそれを特定するセンサから成り立っている。このセンサシステムでは電磁妨害波をトリガにより記憶しその波形、そのピーク値、周波数成分、予め設定したレベル以上の波形数などの波形データを取得することができる。このシステムにより該電子制御装置に異常を生じさせる電磁妨害波が例えばアマチュア無線やＣＢ無線によるものであるとの特定まで可能とすることができる。

しかし、異常を発生せしめる原因が電子制御装置の電源部の電圧リップルである可能性や、建屋の別な場所にある誘導ノイズ発生源、あるいは全く異なる建屋でのノイズが電源経由で到来し、あたかも妨害電磁波と同様の現象を起こさせるケースや、妨害電磁波が空中や信号線に沿って電子制御装置に異常を生じさせているのか、温度や振動の影響で妨害電磁波の影響を受けやすくなっているのかなど特定ができない。これは該電子制御装置の内部にてその測定ができないためである。また明示はされてはいないがその原因として、妨害電磁波測定装置が大きく、建屋はもとより電子制御装置の内部に設置できないからである。

本発明は前述の問題点を克服するためになされたもので、制御盤の健全性を監視したり、その計測データから将来の異常を推定したり、頻度の少ない異常が発生する盤においてその異常の原因となっている環境要素を推定したり、その対策を支援したりすることが可能な遠隔監視装置を得ることを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、監視対象である制御盤内部に実装された各種機器の設置環境を測定する環境センサ群と、前記監視対象である制御盤内部に実装された各種機器の電圧等の物理量を測定する物理センサ群と、前記制御盤を構成している電子装置の内部故障を検出する内部故障検出センサと、
前記環境センサ群及び前記物理センサ群で測定されたデータ並びに前記内部故障検出センサからの内部情報を前記制御盤外部に送受信可能な無線通信システムを備え、
前記制御盤とは離隔した位置に実装され、前記無線通信システムを介して得られる各種センサからの測定データを取り込み可能な無線通信システムを備え、
前記監視対象からの設置環境に対する測定データの変化及び前記監視対象からの物理量に対する測定データの変化並びに前記内部故障検出センサからの内部情報の変化と、予め記憶された環境基準に関する知識ベースとの相関から前記制御盤の環境の健全性を監視する監視装置とを具備したことを特徴とする遠隔監視装置である。

本発明の遠隔監視装置では、制御盤内に異常が発生した場合、該盤内外の任意位置に備え長期間バッテリで動作する小型のセンサが盤内外の温度、湿度、振動、電磁波などの設置環境情報と装置自身の制御電源電圧やアース電流、電子基板温度などを測定し、かつ装置内のＩＯバス異常やメモリ異常、通信バス異常などの情報とともに、予め用意された推論ベースに沿って要因を推定することができる。

また、本発明の遠隔監視装置では、制御盤に異常が発生していない場合でも測定する環境データが装置に影響を与える閾値の近傍の値を示す場合改善が必要であることを告知する。また測定する環境データが経年的に悪化してゆく場合に将来の装置の異常を推定することができるし、寿命に影響を与えるような環境データが連続的に観測されている場合も同じく将来の装置の異常を推定することができる。

更に、制御盤の電子装置がなんらかのプロセス制御を行っている際に制御上「期待しない制御結果」が生じたと仮定し、その場合装置での異常や装置の制御電源電圧などの測定値が異常値でなく、また装置内部でのＩＯバスやメモリ、通信に異常が無い場合でも環境異常の情報とプロセス制御の制御データを組合わせて表示することにより電子論理回路での瞬時の論理逆転や監視されていないメモリの瞬時故障などが盤内外の環境変化により生じたのかどうかを人間に推定させる機能を得ることができる。

図１は、本発明の遠隔監視装置の概略構成を示す図である。 図２は、図１の監視対象の１例であるプラント制御盤の概略構成を示す図である。 図３は、図１のセンサの１例を説明するためブロック図である。 図４は、本発明の遠隔監視装置の実施例１の盤環境の健全性を判断するアルゴリズム図である。 図５は、図１の監視対象の２例であるプラント制御盤の概略構成を示す図である。 図６は、本発明の遠隔監視装置の実施例２の盤環境の健全性を判断するアルゴリズム図である。 図７は、本発明の遠隔監視装置の実施例３の盤環境の経年的な影響を判断するアルゴリズム図である。 図８は、本発明の遠隔監視装置の実施例４の盤異常時に原因を推定するアルゴリズム図である。 図９は、本発明の遠隔監視装置の実施例５の盤異常時に原因を推定するアルゴリズム図である。 図１０は、本発明の遠隔監視装置の実施例６の対策を支援するためのアルゴリズム図である。 図１１は、本発明の遠隔監視装置の実施例６の対策を支援するためのアルゴリズム図である。 図１２は、本発明の遠隔監視装置の実施例７の説明図でプロセスデータと制御盤の環境情報を同時に表示するシステムの構成図である。

以下、本発明の遠隔監視装置の実施例について、図面を参照して説明する。図１は、遠隔監視装置の概略構成を示す図で、監視対象であるプラント機器制御盤（以下単に盤と称する）ＣＣと、盤ＣＣに対して遠隔地に配設され、無線通信により盤ＣＣの環境情報及び物理情報を取込み、盤ＣＣを監視する監視装置例えばコンピュータシステムＰＣからなり、コンピュータシステムＰＣは、制御手段ＣＰＵと、表示制御手段ＤＣと、知識ベースが格納されたデータベースＤＢと、表示手段ＤＳＰからなっている。

ここで、知識ベースは、例えばある代表的な電子盤を複数個準備し、それらに環境ノイズを与えて実験して得られた結果をある程度数値化したものと、シミュレーションを行った結果との一致した値から環境に対する影響度を求めてできたものを基準としたものである。例えば、電磁波の場合、その発生源はモータなどの誘導装置、インバータなどの電源装置、静電気の空中放電、リレーなどの誘導器具の入切り、電波を用いる装置などが考えられ、それらの各々での電流波形や周波数成分、繰り返し要素有無などで特徴がある。一方、それら電磁波が装置に影響をあたえる場合、その経路は電源線、アース線、入出力信号線、空中経由あるいはそれら組み合わせが考えられるが、空中での伝播では盤の形状による吸収と反射はその周波数帯により異なる。また長期の連続した環境異常のうち電子デバイスに微小ではあっても蓄積的にダメージ与える場合も条件と期間がそれぞれ異なる。そして電子制御装置が異常となるための要因としては、根本の要因以外にノイズフィルタの容量不足、ノイズフィルタの故障、ノイズフィルタのアース線容量不足、同アース線の接続不良、信号線のシールドにおけるアース処置の間違い、空中を伝わる電磁波に対する装置自身の遮蔽不足が挙げられる。そういった知識を予め知識ベースとして持つ。なお知識ベースは独立したロジック群、独立した推論エンジン、アルゴリズム上での直接実行表現など実現方式は問わない。

［実施例１］
図１、図２、図３、図４を用いて実施例１を説明する。

図２は、電子盤内の構成と配置した複数のセンサを、電子盤内を透過した形式で図示した一配置例である。１０は電子制御装置、１１はＡＣ電源装置（以下電源装置と称する）、１２は電子基板、１２１は電子基板１２上に配設した放熱フィンを有する部品である。

２０は別の電子制御装置、２１は電子制御装置２０におけるＡＣ電源装置（以下電源装置と称する）、２２は電子制御装置２０における電子基板、２２１は電子基板２２上に配設した放熱フィンを有する部品である。

３１はノイズフィルタ、３２は受電部、３３はＡＣケーブル、３４は電子制御装置１０のアース線、３５は電子制御装置２０のアース線、３６はノイズフィルタのアース線、４０はアースバー、４１は接地線である。

５１は電源装置１１のＡＣ受電端子の交流電圧を測定するＡＣ電圧センサ、５２は制御電源装置２１の出力電圧である制御電源電圧を測定する制御電源電圧センサ、５３は電子基板１２上における部品１２１の表面温度を測定する温度センサである。

６１は電源装置２１のＡＣ受電端子の交流電圧を測定する電圧センサ、６２は電源装置２１の出力電圧である制御電源電圧を測定する電圧センサ、６３は電子基板２２上における部品２２１の表面温度を測定する温度センサである。

７１は電子制御装置１０のアース電流を測定するアース電流センサ、７２は電子制御装置２０のアース電流を測定するアース電流センサ、７３はノイズフィルタのアース電流を測定するノイズフィルタのアース電流センサ、７４は接地線のアース電流を測定する接地線のアース電流センサである。８０は受電部にて受電ＡＣ入力の電圧を測定する電圧センサである。

９０は電子盤内に１台設置され他のセンサのデータを無線経由で収集するとともに、電子盤内を代表する点にて盤内温度、盤内湿度、振動、加速度を測定し、他センサのデータとともに盤外にデータを送信する無線中継器兼温度湿度振動加速度センサ（以下無線中継器センサと称する）である。無線中継器センサ９０は１秒〜１分程度の間隔でデータ収集を行う無線中継器に付属するセンサであり、それ以外のセンサは数ｎ秒〜数μ秒周期でデータを測定し、設定された複数段階の閾値を越えたあるいは設定された条件を満たしたときに一定時間データを収集する機能を有している。

前述のセンサ５１〜５３、６１〜６３、７１〜７４、８０、９０〜９３は、いずれも図３に示すようにバッテリ部１と、無線回路及びアンテナを含む送受信部２と、センサ部３と、制御部４と、記憶部５とを備え、制御部４が与えられた周期あるいはイベントにて、センサ部３からデータを入力し、記憶部５に蓄積するとともにセンサ部３からのデータに、測定時刻を付けて送信し、盤内環境で送信失敗の場合を想定しデータは一定期間の蓄積ができるとともに送信のリトライの機能を有する。９０の中継器兼センサもそれ以外のセンサも同様の動作を行う。

センサは、例えば、電子制御装置と電子制御装置のすきまに配置できる程度のものが望ましく、また電磁波要因によりセンサ自身が影響を受けないようにするため、センサの電源は電源線を用いず、バッテリにより長期に測定できるものが望ましい。センサは、以上述べた点以外に、次のような機能を備えていることが望ましい。

１）個々のセンサデータの収集も電磁波ノイズの影響をうける信号線をもちいず無線により外部に伝達する機能を持つ。

２）電子盤１面に配置するセンサはその測定目的や電子盤構造により任意の場所に複数個を配置できる。

３）これらセンサの取得するデータは温度や湿度の振動の変化を生じさせないため、扉を開閉することなく外部に取り出す機能を持つ。

４）正確なデータを取得するため、センサに付属するプローブなどは出来る限り短くする。

５）環境異常発生時にセンサデータが送信できない場合のため一定期間データをセンサ内部に蓄え送信機能が回復してから再度送信できる機能を持つ。

図４は無線中継器経由で収集したデータを基に異常を発生させた箇所を推定する推論ベースでのアルゴリズム例である。

次に図示されない盤近傍あるいは盤内に設置された、モータ駆動用インバータ電源装置の電磁波ノイズがＡＣ電源入力経由で盤内に混入し、その結果電子制御装置の電源電圧が異常となった場合を想定して動作を説明する。

電磁波ノイズがＡＣ電源に混入すると、ＡＣ電圧センサ８０はそれを検出して無線中継器センサ９０に送る。また受電部近傍の電磁波センサ９１は検出した電流データを無線中継器センサ９０に送る。

ＡＣ電源に混入したノイズはノイズフィルタ３１にて減衰し、アース線３６を経由して電流がアースバー４０を経由して接地線４１に流れる。ノイズフィルタの出力側の電圧センサ５１、６１はＡＣ電源線でのノイズが減衰したため異常という段階の閾値では検知しない。

ＡＣ受電部から混入したノイズが空中を経由して電源装置１１の出力に重畳し、電源装置１１の出力部の電圧センサ５２にて異常電圧を検出しそのデータが無線中継器センサ９０に送られる。同時に電子制御装置１０の近傍の電磁波センサ９２は異常段階として検出した電流波形を無線中継器センサ９０に送る。

センサ８０、５２、９０、９１、９２以外のセンサは異常段階では特になにも検出していないが影響を受けていることを示すデータを無線中継器センサ９０に送る。無線中継器センサ９０は盤内の温度、湿度、振動のデータを図４の推定フローを実行する図１のＰＣに送るとともに、電圧センサ８０、５２からの異常段階を超えたデータ、その他各センサで検出された値が各閾値を越えたデータをＰＣに送る。

ＰＣでは図４のフローチャートに示す以下の順にて異常の箇所を推定する。

ＡＣ受電部での電圧センサ８０での異常データによりＡＣ電源異常を検出し（Ｓ１）、ＰＣ画面に出力する（Ｓ２）。

ＡＣ受電部近傍の電磁波センサ９１の電流の値より電磁波ノイズでの異常を検出し（Ｓ３）、ＰＣ画面に出力する（Ｓ４）。

電子制御装置２０の近傍の電磁波センサ９２の電流の値より電磁波ノイズでの異常を検出し（Ｓ５）、ＰＣ画面に出力する（Ｓ６）。

電子制御装置１０の電源制御装置の出力部の電圧センサ５２の電圧値より電源異常を検出し（Ｓ７）、ＰＣ画面に出力する（Ｓ８）。

Ｓ１、Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７より電子盤の健全性を損なう異常検出の事象が近い時刻に複数発生したこと（Ｓ９）、また２つの電磁波センサ９１、９２の電流の波形が類似であることをＰＣ画面に出力する（Ｓ１０）。２つの電磁波センサ９１、９２の周波数成分が類似であることをＰＣ画面に出力する（Ｓ１１）。制御電源電圧の異常は他の異常と相関（相互に関係がある現象）が強いことをＰＣ画面に出力する（Ｓ１２）。

以上述べた実施例１によれば、盤内の機器に影響をあたえる盤環境と装置の異常の関係を明確に示すことができるという効果がある。

［実施例２］
図５、図６を用いて実施例２を説明する。

図５は図２の電子制御装置１０、２０の内部情報を出力する送信部９８、９９を設けたものであり、これ以外は図２と同じで、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。図６は電子制御装置の内部情報を含め無線中継器経由で収集したデータを基に環境の変化と内部で検出された低レベルの異常を相関させ電子盤あるいは電子制御装置の健全性を推定し支援を行う場合のアルゴリズム例である。

次に動作について説明する。

電磁波ノイズがＡＣ電源に混入すると、ＡＣ電源の電圧センサ８０が異常を検出し（Ｓ１）、無線中継器センサ９０に送ると共にＰＣ画面に出力する（Ｓ２）。また受電部近傍の電磁波センサ９１は異常を検出し（Ｓ３）、無線中継器センサ９０に送ると共にＰＣ画面に出力する（Ｓ４）。ＡＣ電源に混入したノイズはノイズフィルタ３１にて減衰し、アース線３６を経由して電流がアースバー４０経由接地線４１に流れる。

ノイズフィルタの出力側の電圧センサ５１、６１はＡＣ電源線でのノイズが減衰したため異常という段階の閾値では検知しない。ＡＣ受電部から混入したノイズが空中を経由して電源装置１１の出力に重畳し、電源装置１１の出力部の制御電源電圧センサ５２にて異常ではないレベルでの電圧変化を検出しそのデータが無線中継器センサ９０に送られる。

同時に電子制御装置１０の近傍の電磁波センサ９２は異常ではない段階として検出した電流波形を無線中継器センサ９０に送る。

電子制御装置１０、２０は送信部９８、９９から定周期にて無線中継器センサ９０にメモリの軽故障、ＩＯバスの軽故障、ディスクの軽故障の情報を送っている。

電圧センサ８０、５２、無線中継器センサ９０、電磁波センサ９１、９２以外のセンサも異常段階では特になにも検出していないが影響を受けていることを示すデータを無線中継器センサ９０に送る。無線中継器センサ９０は盤内の温度、湿度、振動のデータとともに送信部９９からのデータを一緒に図６の推定フローを実行する図示されていないＰＣに送るとともに、電圧センサ８０、５２からの異常ではない段階のデータ、その他各センサで検出された各閾値を越えたデータをＰＣに送る。

ＰＣでは図６に示すアルゴリズム例にて異常の箇所を推定する。

ＡＣ受電部での電圧センサ８０での異常データによりＡＣ電源異常を検出し（Ｓ１）、ＰＣ画面に出力する（Ｓ２）。

ＡＣ受電部近傍の電磁波センサ９１の電流の値より電磁波ノイズでの異常を検出し（Ｓ３）、ＰＣ画面に出力する（Ｓ４）。

下側の電子制御装置２０内ステータスにより内部で軽故障を検出し（Ｓ２１）、これをＰＣ画面に出力する（Ｓ２２）。この場合、センサ８０、９１の異常検出と、Ｓ２１の電子制御装置２０に内部系故障の軽故障検出の時刻が近いことをＰＣ画面に出力する（Ｓ２３）。電子制御装置２０の内部軽故障と電磁波センサ９１の検出の異常と相関が強いことをＰＣ画面に表示する（Ｓ２４）。他のセンサで同時刻近傍で変化を検出したことをそれぞれＰＣ画面に出力する（Ｓ２５）。

このようにＳ２３〜Ｓ２５と、Ｓ１、Ｓ３、Ｓ２１の時刻が近いことより電子盤の健全性を損なう事象とそれに伴う電子装置内での軽故障現象の発生に関係があること、異常ではないが、電磁波センサ９２のノイズが、電磁波センサ９１と波形や周波数成分で同類であること、異常ではないが他のセンサでもなんらかの変動を検出したことをＰＣ画面に出力することから、実施例１に比べ、装置に明確な故障が発生しなくても装置内部になんらかの影響を与えていることが明確にできる効果がある。

なお相関を調べる組合せや同時性の判断は図示されていない知識ベースによるが、知識ベースは独立したロジック群、独立した推論エンジン、アルゴリズム上に直接表現など 実現方式は問わない。

［実施例３］
図５および図７用いて実施例３を説明する。

図７は図６のアルゴリズムに加え、該状態が継続的に発生していることを判定して将来の異常発生や電子盤自体の経年的故障を推定するアルゴリズム例である。図７での各動作は図６と同一番号は同じ動作である。

次に動作について説明する。この場合の電磁波ノイズの混入や電子盤内での検出動作、中継器からＰＣへの送信動作は実施例２と同じであるとする。実施例２において、電圧センサ８０が異常検出（Ｓ１）及び電磁波センサ９１が異常検出（Ｓ３）並びに内部故障検出センサが電子装置２０に内部で軽故障を検出（Ｓ２１）した場合、８０、９１が異常検出と、２０の内部が軽故障の検出の時刻が近いことをＰＣ画面に出力する（Ｓ２３）。そして、
電子装置２０の内部軽故障と電磁波センサ９１の検出の異常と相関が強いことをＰＣ画面に出力する（Ｓ２４）。さらに、電磁波センサ９１、電圧センサ８０、内部故障検出センサ以外に制御盤の内部に配設された他のセンサが異常となった時刻近傍で変化したことをそれぞれＰＣ画面に出力する（Ｓ２５）。ここまでは、図６の実施例２と同じである。その後に、
「電磁波強度がある一定以上」かつ「発生継続期間が一定以上」かと判断し（Ｓ２６）、この判断通りになったら、電子装置２０が将来故障する可能性をＰＣ画面に出力する（Ｓ２７）。

なお相関を調べる組合せや同時性の判断、将来の故障に関与する要因や判断のための継続時間は図示されていない
知識ベースによるが、知識ベースは独立したロジック群、独立した推論エンジン、アルゴリズム上での直接表現など実現方式は問わない。

またセンサの動作は実施例１と同様である。

以上述べた実施例３は、実施例１、実施例２に比べ電子装置にただちに影響を与えない環境ではあってもそれが繰り返される場合に電磁波による電子デバイスへの長期の影響を警告することができる効果がある。

［実施例４］
図２、図８を用いて実施例４を説明する。

図２の説明は実施例１と同じであり省略する。

次に図示されない近傍あるいは盤内に設置された、モータ駆動用インバータ電源装置の電磁波ノイズがＡＣ電源入力経由で盤内に混入し、そのノイズがラインフィルタのアース不良が原因で電子制御装置の電源が異常な出力を出す場合を想定して動作を説明する。

電磁波ノイズがＡＣ電源に混入するとＡＣ電源の電圧センサ８０はそれを検出して無線中継器センサ９０に送る。また受電部近傍の電磁波センサ９１は検出した電流データを無線中継器センサ９０に送る。

この場合、ＡＣ電源に混入したノイズはノイズフィルタ３１を経由するが、アース線３６とアースバー４０に接触不良があり、ノイズ電流がアースバー４０を経由して接地線４１に流れないものとする。ノイズフィルタ３１の出力側の電圧センサ５１、６１はＡＣ電源線でのノイズが減衰していないため異常の閾値で検知し無線中継器センサ９０に情報を送る。ＡＣ受電部から混入したノイズはさらに電源装置１１、２１の出力部の電圧センサ５２、６２にて異常電圧を検出しそのデータを無線中継器センサ９０に送る。同時に電子制御装置１０、２０の近傍の電磁波センサ９２、９３は異常段階として検出した電流波形を無線中継器センサ９０に送る。

このときノイズフィルタのアース電流センサ７３は何も検知していないが、電子制御装置２０の電源装置のアース電流センサ７１、７２は電源のフィルタ作用に起因するノイズ電流を検出し無線中継器センサ９０に送る。

他の電磁波センサ９２、９３も何らかの情報を無線中継器センサ９０に送る。

無線中継器センサ９０は盤内の温度、湿度、振動のデータを図４の推定フローを実行する図示されていないＰＣに送るとともに、各センサで検出された各閾値を越えたデータをＰＣに送る。

ＰＣでは図８に示すアルゴリズム例にて異常の箇所を推定する。

ＡＣ受電部での電圧センサ８０での異常データによりＡＣ電源異常を検出し（Ｓ１）、ＰＣ画面に出力する（Ｓ２）。

ＡＣ受電部近傍の電磁波センサ９１の電流の値から電磁波ノイズでの異常を検出し（Ｓ３）、ＰＣ画面に出力する（Ｓ４）と同時に、電磁波センサ９１の電流の周波数成分からインバータノイズ混入を判断する（Ｓ３１）。

ＡＣ電圧センサ５１により電子制御装置１０の電源のＡＣ電圧に異常があること（Ｓ３２）、ＡＣ電圧センサ６１により電子制御装置２０の電源のＡＣ電圧に異常があること（Ｓ３４）、およびノイズフィルタアース電流が流れていないことによりノイズフィルタ異常を仮定する（Ｓ３６）。なお、Ｓ３２、Ｓ３４で異常検出した場合には、これらをＰＣ画面に出力する（Ｓ３３、Ｓ３５）。

電子制御装置１０、２０の近傍の電磁波センサ９２、９３の電流周波数成分が電磁波センサ９１と類似であることとその時刻の一致、および制御電源のＡＣ電圧センサ５１、６１の異常検出の時刻が一致していること電子制御装置１０、２０のアース電流センサ７１、７２が有意な電流を計測しているため「ＡＣ受電部からインバータによる電磁波ノイズが混入しノイズフィルタ３１のアース不良によりそのノイズが電子制御装置１０、２０の電源の入力に影響を与えた」と推定し故障原因箇所を「ノイズフィルタ３１」あるいは「ノイズフィルタアース」と推定しＰＣ画面に推定結果や推定根拠を出力する（Ｓ３７）。

なお相関を調べる組合せや同時性の判断、原因や故障箇所推定は、図示されていない知識ベースによるが、知識ベースは独立したロジック群、独立した推論エンジン、アルゴリズム上に直接表現など実現方式は問わない。

またセンサの動作は実施例１と同様である。

このように実施例４によれば、盤内および装置の状況を総合的に判断し、原因あるいは原因箇所を推定することができる。

［実施例５］
図５、図９を用いて実施例５を説明する。

図５の説明は実施例２と同じであり省略する。

次に、図示されていない人物が盤内の装置に近づき、人体に蓄電された電荷が電子装置に空中放電した場合を例にとり動作を説明する。

人物が盤の扉を開けることにより、無線中継器センサ９０は盤内温度の変化を検出し図示されていないＰＣに送信する。

人物からの空中放電は電磁波として、電磁波センサ９１、９２、９３にてそれぞれ異常検出し（Ｓ４１、Ｓ４３、Ｓ４５）、無線中継器センサ９０を介して図示されていないＰＣ画面にそれぞれ送信される（Ｓ４２、Ｓ４４、Ｓ４６）。

下側の電子制御装置２０は送信部９９から定周期にて無線中継器センサ９０にメモリの軽故障、ＩＯバスの軽故障を検出し（Ｓ４７）、ディスクの軽故障の情報をＰＣ画面に出力する（Ｓ４８）。その他のセンサは特に異常な値あるいはなんらかの変化を検出していない。

ＰＣでは図９に示すアルゴリズム例にて異常の箇所を推定する。

電磁波センサ９１、９２、９３により同時刻に電磁波ノイズを検出し（Ｓ４１、Ｓ４３、Ｓ４５）、この結果をＰＣ画面に出力する（Ｓ４２、Ｓ４４、Ｓ４６）。

そして、送信部９９により各電磁波センサ９１、９２、９３の異常検出時刻が近いこと、これにより電子装置２０内の軽故障の原因が電磁波による可能性が高いことをＰＣ画面に出力する（Ｓ４９）。さらに、電子装置２０内での軽故障の要因が電磁波によるものと推定する（Ｓ５０）。

電磁波センサ９１、９２、９３による電流波形と周波数成分が類似であること、また静電気空中放電に近く、かつこの現象が、繰り返し発生が認められないため、静電気による静電気空中放電による電磁ノイズと推定する（Ｓ５１）。アース電流などに変化が無いことより、「直接電子装置２０に放電した静電気」であることを推定する（Ｓ５２）。

電磁波センサ９１、９２、９３の発生時刻に先立ち盤内温度の低下があることより盤扉が開けられたと推定し、「人為的な静電気放電」を推定し、ＰＣ画面に推定結果や推定根拠を出力する（Ｓ５３）。

なお相関を調べる組合せや同時性の判断、原因や故障箇所推定は図示されていない知識ベースによるが、知識ベースは独立したロジック群、独立した推論エンジン、アルゴリズム上に直接表現など実現方式は問わない。

またセンサの動作は実施例１と同様である。

以上述べた実施例５によれば、装置に明確な故障を発生させていなくても装置内部になんらかの影響を与えていることが明確にできる効果がある。

［実施例６］
実施例４、実施例５に付随して実施例６の説明をそれぞれ図１０、図１１の判断アルゴリズムにて説明する。各異常の発生とセンサの動作、通信の動作はそれぞれ実施例４あるいは実施例５と同じである。

図１０は図８に示す対策支援として以下のアルゴリズムを例として追加したものであり、「ノイズフルタ交換あるいはノイズフルタのアース線確認」を支援内容としてＰＣ画面に出力する（Ｓ３８）。また図１１は図９に示す対策支援として以下のアルゴリズムを例として追加したものであり、「湿度が低い場合は適正湿度へのコントロールを、湿度の高低に関わらず、盤に人体アース除去器具の取り付け」を支援としてＰＣ画面に出力したものである（Ｓ５４）。

なおこの例での支援内容は、各推定原因や推定原因箇所に対して図示されていない知識ベースに基づき表示するものであるが、知識ベースは独立したロジック群、独立した推論エンジン、アルゴリズム上に直接表現など実現方式は問わない。

以上述べた実施例６によれば、実施例４、実施例５にくらべ推定原因からさらに対策を支援できる効果がある。

［実施例７］
図１２を用いて実施例７を説明する。

図１２中、１１０１はプロセスデータ表示装置であり、１１０２は表示部、１１０３リアルタイムデータ格納用データベース、１１０４はプロセスデータや制御データを盤から獲得するための通信装置、１１０６は実施例１から実施例６までで説明済みのセンサ情報を収集し異常個所を推定したり支援を行うＰＣシステム、１１０５はＰＣからセンサ情報および判断情報を収集する通信装置である。

また１１０７は図２にプロセスデータを送信する通信装置９８を追加した盤でありその他は図２と同じであるので、符号を省略している。

次に、図１２の動作について説明する。

プロセスデータ表示装置１１０１は常時プロセスデータを送信する通信装置９８、１１０４を介してリアルタイムでプロセスデータを取得し、リアルタイムデータ格納用データベース１１０３に格納している。それと同時にＰＣからセンサ情報及び判断情報を収集する通信装置１１０５を介して時刻つきの異常発生情報や異常ではないが変化検出の情報を取得し同じくデータベース１１０３に格納している。

プロセスに異常が発生した場合、プロセス異常の情報、制御データ、プロセスデータを１１０２にトレンドグラフなどで表示するとともにＰＣからの情報を重畳して表示する。

人間はそれによりプロセス異常に盤で発生した環境異常や環境変化が影響していること、あるいは影響していないことを判断する。

実施例７によれば、プロセス異常と盤の環境の関係が明確にできる効果がある。

ＣＰＵ…制御手段ホスト、ＣＣ…プラント機器制御盤、ＰＣ…コンピュータシステム、
ＤＣ…表示制御手段、ＤＢ…データベース、ＤＳＰ…表示手段、ＡＣ…受電手段、１…バッテリ部、２…送受信部、３…センサ部、４…制御部、５…記憶部、１０、２０…電子制御装置、１１、２１…電源装置、１２、２２…電子基板、２１…制御電源装置、３１…ノイズフィルタ、３６…アース線、４０…アースバー、４１…接地線、５１、５２、６１、８０…電圧センサ、６３…温度センサ、７１、７２、７３…アース電流センサ、９０…無線中継器センサ、９１、９２、９３…電磁波センサ、９８…通信装置、９９…送信部、１１０３…リアルタイムデータ格納用データベース、１１０４、１１０５…通信装置、１２１、２２１…部品。

Claims (12)

1. 監視対象である制御盤内部に実装された各種機器の設置環境を測定する環境センサ群と、前記監視対象である制御盤内部に実装された各種機器の電圧等の物理量を測定する物理センサ群と、前記制御盤を構成している電子装置の内部故障を検出する内部故障検出センサと、
   前記環境センサ群及び前記物理センサ群で測定されたデータ並びに前記内部故障検出センサからの内部情報を前記制御盤外部に送受信可能な無線通信システムを備え、
   前記制御盤とは離隔した位置に実装され、前記無線通信システムを介して得られる各種センサからの測定データを取り込み可能な無線通信システムを備え、
   前記監視対象からの設置環境に対する測定データの変化及び前記監視対象からの物理量に対する測定データの変化並びに前記内部故障検出センサからの内部情報の変化と、予め記憶された環境基準に関する知識ベースとの相関から前記制御盤の環境の健全性を監視する監視装置とを具備したことを特徴とする遠隔監視装置。
2. 前記監視装置は、前記環境センサ群としては電磁波センサであり、前記物理センサ群としては前記制御盤内部に存在する主電源の電圧を測定する電圧センサであり、前記内部故障検出センサとしては前記制御盤を構成している電子装置の内部故障を検出するものであり、
   前記電圧センサによる測定データが異常及び前記電磁波センサによる測定データが異常並びに前記内部故障検出センサが検出した前記制御盤を構成する電子装置の内部情報が異常となった時刻が近く、しかも前記内部故障検出センサの異常検出と前記電磁波センサの異常検出との相関が強いときで、前記電磁波センサ、前記電圧センサ、前記内部故障検出センサ以外に前記制御盤の内部に配設された他のセンサが前記異常となった時刻近傍で変化したことを検出することを特徴とする請求項１に記載の遠隔監視装置。
3. 前記電圧センサによる測定データが異常検出及び前記電磁波センサによる測定データが異常検出並びに前記内部故障検出センサが故障検出した時間が、一定以上継続していることを検出し、前記制御盤の健全性を損なう事象が前記制御盤を構成している電子装置内の故障現象と相関し、前記電磁波の強度が前記電子装置を故障に至らせるレベルである場合、将来における前記電子装置の故障の可能性を、前記監視装置に出力することを特徴とする請求項２に記載の遠隔監視装置。
4. 監視対象である制御盤内部に実装された各種機器の設置環境を測定する複数の環境センサ群と、前記監視対象である制御盤内部に実装された各種機器の電圧、アース等の物理量を測定する複数の物理センサ群と、前記環境センサ群及び前記物理センサ群で測定されたデータを前記制御盤外部に送受信可能な無線通信システムを備え、
   前記制御盤とは離隔した位置に実装され、前記無線通信システムを介して得られる各種センサからの測定データを取り込み可能な無線通信システムを備え、前記監視対象からの設置環境に対する複数の測定データの相互作用に関する知識ベースに基づき、環境情報の変化と、前記制御盤を構成する電子装置の内部情報を含む前記電子装置の情報の変化の相関から、前記電子装置に異常を生じた原因個所を推定する監視装置とを具備したことを特徴とする遠隔監視装置。
5. 前記監視装置は、前記環境センサ群としては電磁波センサであり、前記物理センサ群としては前記制御盤内部に存在する主電源の電圧を測定する複数の電圧センサ及び前記制御盤に配設されるアースバーに流れる電流を測定するアース電流センサと、電源に設けられるノイズフィルタに流れる電流を測定するアース電流センサであり、
   前記電圧センサの一つによる測定データが異常及び前記電磁波センサによる測定データが異常のとき、電磁波がインバータノイズと判断し、前記電圧センサの残りの測定データが異常のときに、前記アース電流センサの検出値が０であり、前記ノイズフィルタの異常を仮定し、前記電磁波センサのいくつかの電流周波数成分が前記電磁波センサの一つと類似し、かつその時刻と前記電圧センサの異常検出時刻が一致し、かつ前記アース電流センサが有意な電流を計測しているため前記ノイズフィルタの不動作を推定し、前記ノイズフィルタの故障あるいは前記ノイズフィルタのアース不良を判定することを特徴とする請求項４に記載の遠隔監視装置。
6. 監視対象である制御盤内部に実装された各種機器の設置環境を測定する環境センサ群と、前記監視対象である制御盤内部に実装された各種機器のアースの物理量、制御盤内温度を測定する複数の物理センサ群と、前記制御盤を構成している電子装置の内部故障を検出する内部故障検出センサと、前記環境センサ群で測定されたデータ及び前記物理センサ群で測定されたデータ並びに前記内部故障検出センサからの内部情報を前記制御盤外部に送受信可能な無線通信システムを備え、
   前記制御盤とは離隔した位置に実装され、前記無線通信システムを介して得られる各種センサからの測定データを取り込み可能な無線通信システムを備え、
   各環境の変化の相互作用に関する知識ベースに基づき環境情報の変化と内部情報を含む装置情報の変化の相関から前記電子制御装置に異常を生じた原因箇所を推定することを特徴とする遠隔監視装置。
7. 前記監視装置は、前記環境センサ群としては電磁波センサであり、前記物理センサ群としてはアース電流を測定するアース電流センサ及び制御盤内の温度を測定する温度センサであり、前記内部故障検出センサとしては前記制御盤を構成している電子装置の内部故障を検出するものであり、前記電磁波センサが全て異常検出を行い、かつ前記内部故障検出センサが故障を検出したときであって、前記電磁波センサの異常検出と前記内部故障検出センサの故障検出時刻が近いときはこれを出力すると共に、前記内部故障検出センサの故障原因は電磁波によるものと推定し、さらに前記前記電磁波センサの全ての電流波形と周波数成分が類似でかつその静電気空中放電に近くかつ繰り返し発生が認められないときは、静電気空中放電による電磁波ノイズと推定し、前記アース電流センサの測定データに変化がないとき、「前記電子装置に直接放電した静電気」と推定し、前記温度センサの測定データの低下が事前にしていたときは、前記制御盤に有する扉が開けられた状況で発生したことと判断し、「人為的な静電気放電」と推定し、これを出力することを特徴とする請求項６に記載の遠隔監視装置。
8. 監視対象である制御盤内部に実装された各種機器の設置環境を測定する複数の環境センサ群と、前記監視対象である制御盤内部に実装された各種機器の電圧、アース等の物理量を測定する複数の物理センサ群と、前記環境センサ群及び前記物理センサ群で測定されたデータを前記制御盤外部に送受信可能な無線通信システムを備え、
   前記制御盤とは離隔した位置に実装され、前記無線通信システムを介して得られる各種センサからの測定データを取り込み可能な無線通信システムを備え、前記監視対象からの設置環境に対する複数の測定データの相互作用に関する知識ベースに基づき、環境情報の変化と、前記制御盤を構成する電子装置の内部情報を含む前記電子装置の情報の変化の相関から、前記電子装置に異常を生じた原因個所を推定しかつその対策を支援する監視装置とを具備したことを特徴とする遠隔監視装置。
9. 前記監視装置は、前記環境センサ群としては電磁波センサであり、前記物理センサ群としては前記制御盤内部に存在する主電源の電圧を測定する複数の電圧センサ及び前記制御盤に配設されるアースバーに流れる電流を測定するアース電流センサと、電源に設けられるノイズフィルタに流れる電流を測定するアース電流センサであり、
   前記電圧センサの一つによる測定データが異常及び前記電磁波センサによる測定データが異常のとき、電磁波がインバータノイズと判断し、前記電圧センサの残りの測定データが異常のときに、前記アース電流センサの検出値が０であり、前記ノイズフィルタの異常を仮定し、前記電磁波センサのいくつかの電流周波数成分が前記電磁波センサの一つと類似し、かつその時刻と前記電圧センサの異常検出時刻が一致し、かつ前記アース電流センサが有意な電流を計測しているため前記ノイズフィルタの不動作を推定し、前記ノイズフィルタの故障あるいは前記ノイズフィルタのアース不良を判定し、次に「ノイズフィルタ交換あるいはノイズフィルタのアース線確認」を支援内容とすることを特徴とする請求項８に記載の遠隔監視装置。
10. 監視対象である制御盤内部に実装された各種機器の設置環境を測定する環境センサ群と、前記監視対象である制御盤内部に実装された各種機器のアースの物理量、制御盤内温度を測定する複数の物理センサ群と、前記制御盤を構成している電子装置の内部故障を検出する内部故障検出センサと、前記環境センサ群で測定されたデータ及び前記物理センサ群で測定されたデータ並びに前記内部故障検出センサからの内部情報を前記制御盤外部に送受信可能な無線通信システムを備え、
    前記制御盤とは離隔した位置に実装され、前記無線通信システムを介して得られる各種センサからの測定データを取り込み可能な無線通信システムを備え、
    各環境の変化の相互作用に関する知識ベースに基づき環境情報の変化と内部情報を含む装置情報の変化の相関から前記電子制御装置に異常を生じた原因箇所を推定しかつその対策を支援することを特徴とする遠隔監視装置。
11. 前記監視装置は、前記環境センサ群としては電磁波センサであり、前記物理センサ群としてはアース電流を測定するアース電流センサ及び制御盤内の温度、湿度を測定する温度センサであり、前記内部故障検出センサとしては前記制御盤を構成している電子装置の内部故障を検出するものであり、前記電磁波センサが全て異常検出を行い、かつ前記内部故障検出センサが故障を検出したときであって、前記電磁波センサの異常検出と前記内部故障検出センサの故障検出時刻が近いときはこれを出力すると共に、前記内部故障検出センサの故障原因は電磁波によるものと推定し、さらに前記前記電磁波センサの全ての電流波形と周波数成分が類似でかつその静電気空中放電に近くかつ繰り返し発生が認められないときは、静電気空中放電による電磁波ノイズと推定し、前記アース電流センサの測定データに変化がないとき、「前記電子装置に直接放電した静電気」と推定し、前記温度センサの測定データの低下が事前にしていたときは、前記制御盤に有する扉が開けられた状況で発生したことと判断し、「人為的な静電気放電」と推定し、さらに「前記湿度センサの測定値が低い場合は適正湿度へのコントロールを、湿度の高低に関わらず、制御盤に人体アース除去器具の取り付け」を支援として出力することを特徴とする請求項１０に記載の遠隔監視装置。
12. 前記監視装置で得られる環境情報とプロセスの時系列データとを混在して表示し、プロセス制御の誤動作、あるいは誤不動作が発生した場合、前記環境情報から得られる変化や内部情報を含む前記監視装置の情報から得られる変化がその異常に影響していないかを確認できる機能を有することを特徴とする請求項１乃至１１の何れか一つに記載の遠隔監視装置。

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