JPS595913A - 出力値異常センサの検知方法 - Google Patents
出力値異常センサの検知方法Info
- Publication number
- JPS595913A JPS595913A JP11520282A JP11520282A JPS595913A JP S595913 A JPS595913 A JP S595913A JP 11520282 A JP11520282 A JP 11520282A JP 11520282 A JP11520282 A JP 11520282A JP S595913 A JPS595913 A JP S595913A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- value
- sensor
- abnormal
- sensors
- estimated
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
- G01D3/08—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for safeguarding the apparatus, e.g. against abnormal operation, against breakdown
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- Physics & Mathematics (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明ば、プcxtス制御寺において使用されるでンサ
について出力値の異常を検知する方法に関する。
について出力値の異常を検知する方法に関する。
生産工程などの工業プロヤスにおいて各種の状態量を計
算機制御により自動制御を行うプロヤス制御においては
、制御対象となる状態量を検出して制御装置に送るtン
サの機能が重要となっている。ところが、tンサ自身の
異常やでンサの取付は方の誤り等によってtンサ出力値
が必ずしも正しい値を示さないことがある。このような
異常値にもとづいて計算機制御を行った場合には適正な
制御が行われない。したがって、適正な制御のためには
異常なでンサ出力を検知し、その値を補正するか無視す
る等の処理が必要となる。
算機制御により自動制御を行うプロヤス制御においては
、制御対象となる状態量を検出して制御装置に送るtン
サの機能が重要となっている。ところが、tンサ自身の
異常やでンサの取付は方の誤り等によってtンサ出力値
が必ずしも正しい値を示さないことがある。このような
異常値にもとづいて計算機制御を行った場合には適正な
制御が行われない。したがって、適正な制御のためには
異常なでンサ出力を検知し、その値を補正するか無視す
る等の処理が必要となる。
この異常なでンサの検知に関しては従来、1つの状態量
に対して複数の七ンサを取付け、大多数のでンサが示し
た値を正しい値とするいわゆる多数決に基づく方法、あ
るいは状態量がとり得ないかとってはならない値をあら
かじめ設定しておきそのような値をtンサが示した場合
にtンサを異常と判定する方法などが採用されている。
に対して複数の七ンサを取付け、大多数のでンサが示し
た値を正しい値とするいわゆる多数決に基づく方法、あ
るいは状態量がとり得ないかとってはならない値をあら
かじめ設定しておきそのような値をtンサが示した場合
にtンサを異常と判定する方法などが採用されている。
しかしながら複数センサを用いる方法に、多くのセンサ
を用意しなければならないためコストの増加を招く欠点
があり、また1ンサを取付ける場所によっては構造上あ
るいは面積上複数でンサの取付けが不可能なこともある
。またせっかく複数のセンサを取付けたとしても、流量
測定において曲管部や断面積急変部にてンサを取付ける
等のセンサの取付自体の誤りに起因する測定値異常につ
いてI′jニーtrンサ自体に異常がない限りすべての
センサが同じ値を示してしまうため多数決により正しい
値と誤認してしまうことになる。
を用意しなければならないためコストの増加を招く欠点
があり、また1ンサを取付ける場所によっては構造上あ
るいは面積上複数でンサの取付けが不可能なこともある
。またせっかく複数のセンサを取付けたとしても、流量
測定において曲管部や断面積急変部にてンサを取付ける
等のセンサの取付自体の誤りに起因する測定値異常につ
いてI′jニーtrンサ自体に異常がない限りすべての
センサが同じ値を示してしまうため多数決により正しい
値と誤認してしまうことになる。
一方、状態tがとり得ない値をもってセンサ異常とする
方法では、あらかじめ異常とに見ない範囲の値を示した
軽微な異常のあるセンサは正常と一141断されてしま
う欠点がある。
方法では、あらかじめ異常とに見ない範囲の値を示した
軽微な異常のあるセンサは正常と一141断されてしま
う欠点がある。
そこで本発明は、従来の出力値異常センサの検知方法に
おける欠点を除去し、1つの状態量に対して1つのセン
サを用いながらセンサ自身の異常及びセンサの取付は時
の異常を容易に検出することのできる異常センサの検知
方法を提供することを目的とする。
おける欠点を除去し、1つの状態量に対して1つのセン
サを用いながらセンサ自身の異常及びセンサの取付は時
の異常を容易に検出することのできる異常センサの検知
方法を提供することを目的とする。
本発明げ、でンサで検出すべき各種状態量間に存在する
既知の物理的関係を利用して最も本来の値に近い状態t
を計算によって求め、その値とセンサ自身が示している
測定値との偏差によりセンサの異常を判断するものであ
り、■状態につき1tンサを用意することによって確実
に異常な出力値を示すセンサの検知を可能ならしめるも
のである。
既知の物理的関係を利用して最も本来の値に近い状態t
を計算によって求め、その値とセンサ自身が示している
測定値との偏差によりセンサの異常を判断するものであ
り、■状態につき1tンサを用意することによって確実
に異常な出力値を示すセンサの検知を可能ならしめるも
のである。
まず、本発明の基本原理となっている、最も本来の値に
近い状態量を推定する数学的手法につき説明する。
近い状態量を推定する数学的手法につき説明する。
あるプロでスを仮定すると、そのプロでスには流量、m
闇、圧力等の各稽状態童が存在し、これらの状態量間に
は相互に物理的な関係が成立している。この物理的関係
が既知であるとすれば、各(3) 状態を並びに各状態量間に成立する関係式の係数及び定
数を要素として次のような行列ベクトル形式の方程式が
成立する。
闇、圧力等の各稽状態童が存在し、これらの状態量間に
は相互に物理的な関係が成立している。この物理的関係
が既知であるとすれば、各(3) 状態を並びに各状態量間に成立する関係式の係数及び定
数を要素として次のような行列ベクトル形式の方程式が
成立する。
A−x=b ・・・・・・・・・・・
・・・・(1)ここで、ベクトルxH各状態量を表わす
n次元空間を有する列ベクトル、・ベクトル八及びbi
関係式の定数及び係数よりなるベクトルでベクトルAに
mXn次元空間を有する行列ベクトル、・ベクトルb
Its m次元空間を有する列ベクトルであり、これら
を次のように表わすことができる。
・・・・(1)ここで、ベクトルxH各状態量を表わす
n次元空間を有する列ベクトル、・ベクトル八及びbi
関係式の定数及び係数よりなるベクトルでベクトルAに
mXn次元空間を有する行列ベクトル、・ベクトルb
Its m次元空間を有する列ベクトルであり、これら
を次のように表わすことができる。
AεHmXfl
XER”
iE Hm
各状態量げセンサによって測定されており、既知である
から、ベクトルxH各測定値により構成されるベクトル
cvcxり表わされる。すなわち、X=C・・・・・・
・・・・・・・・・(2)でありCεHn である。
から、ベクトルxH各測定値により構成されるベクトル
cvcxり表わされる。すなわち、X=C・・・・・・
・・・・・・・・・(2)でありCεHn である。
(2式の両辺にnXn次元の単位行列1をかけれ(4)
ば
X ・ l=c ・・・・・・・・
・・・・・・・(り′ただし l e RnX n となるから(1)式と(2)2式はまとめることができ
と表わすことができる。
・・・・・・・(り′ただし l e RnX n となるから(1)式と(2)2式はまとめることができ
と表わすことができる。
とすれば
D−x=e ・・・・・・・・・・・
・・・・(3)と表わされる。この方程式は、未知数の
数nよりも方程式の数、(m十n)の方が多い不能方程
式である。この方程式は完全には解けないが誤差を最小
とする最小2乗解xh次のような方程式を満たすことが
知られている。
・・・・(3)と表わされる。この方程式は、未知数の
数nよりも方程式の数、(m十n)の方が多い不能方程
式である。この方程式は完全には解けないが誤差を最小
とする最小2乗解xh次のような方程式を満たすことが
知られている。
DTDx=DTe
ここで、DT はベクトルDの転置行列であり、上記方
程式に正規方程式として知られているものである。もし
ベクトルDが線形独立な列を待てばDの階数rと空間次
元数nに等しく、DTDは正方対称で逆oJ能となり、
−意の最小2乗解が存在し、×−〔DTD〕−1DTe として得られる。すなわち、この解にそれがとり得る倶
差を最も少なくするような値を与える性質を有するため
、測定値に当てはめると、本来あるべき値より異常に太
きくはずれた場合にも他の正常な測定値及びこれらの間
に存在する関係式から最も本来の値に近い値を得ること
が可能となる。
程式に正規方程式として知られているものである。もし
ベクトルDが線形独立な列を待てばDの階数rと空間次
元数nに等しく、DTDは正方対称で逆oJ能となり、
−意の最小2乗解が存在し、×−〔DTD〕−1DTe として得られる。すなわち、この解にそれがとり得る倶
差を最も少なくするような値を与える性質を有するため
、測定値に当てはめると、本来あるべき値より異常に太
きくはずれた場合にも他の正常な測定値及びこれらの間
に存在する関係式から最も本来の値に近い値を得ること
が可能となる。
本発明げこの手法を応用したものであり、以下図面を参
照しながら本発明の一笑施例を説明する。
照しながら本発明の一笑施例を説明する。
第1図は本発明に係る異常センサの検知に使用するシス
テムの概略を示しり構成図であって、■は制御対象とな
るプロセスであり、これには制御要素ごとにセンサ2が
覗り付けられている。これらのセンサ2からの出力にゾ
ロヤス入力装置13を経て計算機4に取り込まれ、本発
明にかかる異常センサの検知が行われる。この結果は必
要に応じラインプリンタなどの出力機器に出力されると
共に、この異常値に検知過程で得られた最小勝差を与え
る推定値に補正されて計算制御の有効データとなる。
テムの概略を示しり構成図であって、■は制御対象とな
るプロセスであり、これには制御要素ごとにセンサ2が
覗り付けられている。これらのセンサ2からの出力にゾ
ロヤス入力装置13を経て計算機4に取り込まれ、本発
明にかかる異常センサの検知が行われる。この結果は必
要に応じラインプリンタなどの出力機器に出力されると
共に、この異常値に検知過程で得られた最小勝差を与え
る推定値に補正されて計算制御の有効データとなる。
第2図に異常センサの検知方法の詳細を示すフローチャ
ートであって、まず各センサよりの信号を読み込み、こ
れとあらかじめ計算機の記憶装着内に記憶されている各
状態量間に成立する関係式の係数及び定数から行列方程
式を構成し、この方程式の最小2乗解を求める状態量値
の推定計算を行う。次にこの推定値と測定値とを比較し
、それらの差分が一定の基準値、例えば5%を超えるも
のについては異常値と判断して選び出す。このようにし
て異常値と判断された出力値については。
ートであって、まず各センサよりの信号を読み込み、こ
れとあらかじめ計算機の記憶装着内に記憶されている各
状態量間に成立する関係式の係数及び定数から行列方程
式を構成し、この方程式の最小2乗解を求める状態量値
の推定計算を行う。次にこの推定値と測定値とを比較し
、それらの差分が一定の基準値、例えば5%を超えるも
のについては異常値と判断して選び出す。このようにし
て異常値と判断された出力値については。
必要に応じディスプレイ装置やプリンタ等の出力装酸に
、1ンサの名称や推定値とともに表示される。これKよ
り操作員は異常値を推定値に#き換える等の手動操作を
行い、プロセス制御をより適切に行うことができる。な
お、このような操作を計算機が自動的に行うようにする
ことも可能である。
、1ンサの名称や推定値とともに表示される。これKよ
り操作員は異常値を推定値に#き換える等の手動操作を
行い、プロセス制御をより適切に行うことができる。な
お、このような操作を計算機が自動的に行うようにする
ことも可能である。
センサで検出すべき状態量間に存在する既知の関係を利
用して最も本来の値に近い状態量を関係式の係数、定数
及びセンサ出力値を要素とする行列方程式より最小2乗
解を求めることによって推定し、この推定値とセンサ出
力値との差が一定基準より多い場合にばセンサ出力値を
異常と判断する本発明にかかる出力値異常センサの検知
方法を用いれば、1状態量については1tンサを準備す
れば十分であるため既存プロでスへの導入が容易である
他tンサの数を最小限にすることができ制御システムを
安価に構成することができる。またでンサ自身に異常が
ないにもかかわらf−ンサの取付状態が不適切である場
合にも出力値の異常を検知することができる。
用して最も本来の値に近い状態量を関係式の係数、定数
及びセンサ出力値を要素とする行列方程式より最小2乗
解を求めることによって推定し、この推定値とセンサ出
力値との差が一定基準より多い場合にばセンサ出力値を
異常と判断する本発明にかかる出力値異常センサの検知
方法を用いれば、1状態量については1tンサを準備す
れば十分であるため既存プロでスへの導入が容易である
他tンサの数を最小限にすることができ制御システムを
安価に構成することができる。またでンサ自身に異常が
ないにもかかわらf−ンサの取付状態が不適切である場
合にも出力値の異常を検知することができる。
さらに異常値検出過程で得られた推定値を補正値として
制御計算に使用できるため、制御を適正に行うことがで
き、プロセス制御の確実性安全性を向上させることがで
きる。
制御計算に使用できるため、制御を適正に行うことがで
き、プロセス制御の確実性安全性を向上させることがで
きる。
第1図は本発明に係る異常センサ出力値の検知を行うた
めのシステムの概略を示す構成図、第2図は本発明に係
る異常センサ出力値の検知方法における処理の概略を示
すフローチャートである。 1・・・プロセス、2・・・センサ、3・・・プローt
ス入力装首、4・・・計算機、5・・・出力機器。 出願人代理人 猪 股 清 第2図
めのシステムの概略を示す構成図、第2図は本発明に係
る異常センサ出力値の検知方法における処理の概略を示
すフローチャートである。 1・・・プロセス、2・・・センサ、3・・・プローt
ス入力装首、4・・・計算機、5・・・出力機器。 出願人代理人 猪 股 清 第2図
Claims (1)
- 複数の℃ンサからの入力信号をプロセス信号入力装置を
介して計算機に取り込み、この信号に演算処理を施して
その演算結果を操作機器に与え、プロtスを制御する方
法において、前記プロヤス内の各制御要素の状態量MI
C成立する関係式の係数、定数及びtンサ出力値を要素
とする行列方程式より最/J・2乗解を計算機により推
定し、この推定値と前記tンサ出力値との差が一定基準
より多い場合には前記tンサ出力値を異常と判断するよ
うにした出力値異常センサの検知方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11520282A JPS595913A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 出力値異常センサの検知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11520282A JPS595913A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 出力値異常センサの検知方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS595913A true JPS595913A (ja) | 1984-01-12 |
Family
ID=14656879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11520282A Pending JPS595913A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 出力値異常センサの検知方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS595913A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6227672A (ja) * | 1985-07-29 | 1987-02-05 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | センサ−の自己診断装置 |
US5680409A (en) * | 1995-08-11 | 1997-10-21 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Method and apparatus for detecting and identifying faulty sensors in a process |
WO2002088850A1 (en) | 2001-04-26 | 2002-11-07 | Abb As | Method for detecting and correcting sensor failure in oil and gas production system |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5348545A (en) * | 1976-10-15 | 1978-05-02 | Hitachi Ltd | Monitor for equipment condition |
JPS54142470A (en) * | 1978-04-27 | 1979-11-06 | Tohoku Electric Power Co | Forecast monitor |
-
1982
- 1982-07-02 JP JP11520282A patent/JPS595913A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5348545A (en) * | 1976-10-15 | 1978-05-02 | Hitachi Ltd | Monitor for equipment condition |
JPS54142470A (en) * | 1978-04-27 | 1979-11-06 | Tohoku Electric Power Co | Forecast monitor |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6227672A (ja) * | 1985-07-29 | 1987-02-05 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | センサ−の自己診断装置 |
US5680409A (en) * | 1995-08-11 | 1997-10-21 | Fisher-Rosemount Systems, Inc. | Method and apparatus for detecting and identifying faulty sensors in a process |
WO2002088850A1 (en) | 2001-04-26 | 2002-11-07 | Abb As | Method for detecting and correcting sensor failure in oil and gas production system |
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