JPH04165720A - データ処理装置 - 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］ 本発明は、プロセス管理の技術に関し、特に、プラント
におけるプロセスデータ記録の技術に関するものである
。

［従来の技術］ たとえば、プラントにおけるプロセス管理においては、
プロセスデータをサンプリングし記録しておくことが一
般に行われている。

しかし、記憶容量には制限があるため、長期にわたるプ
ロセスデータを記録する場合には、効率良く記憶容量を
用いる必要がある。

このような、プロセスデータを効率良く記録する第１の
従来技術としては、特開昭６２−２５４２７８号公報に
記載の技術が知られている。

この技術は、プロセスデータを逐次処理し、以下のよう
にプロセスデータを記録している。

すなわち、最新の第１の期間は、サンプリング毎にプロ
セスデータを記憶する。

そして、それより過去に濶った第２の期間は、第１の期
間と同一の時間幅の区間で区切り、その区間毎にその区
間内に含まれる複数のサンプリング毎のプロセスデータ
から最大値、最小値、平均値などの代表値を抽出して記
憶する。

また、さらに過去に濶った第３の期間は、第２の期間と
同一の時間幅の区間で区切り、その区間毎にその区間内
に含まれる複数の前記代表値から最大値、最小値、平均
値などの代表値を抽出して記憶する。

同様にして順次過去に清ってプロセスデータの代表値を
記憶している。

また、プロセスデータ記録の第２の従来技術としては、
特開昭６２−１７８７９号公報に記載の技術が知られて
いる。

この技術は、プロセスデータを以下の様に記憶している
。

すなわち、共通的項目データ用記憶装置と個別データ用
記憶装置の２種類の記憶装置を具備したデータ記憶装置
において、入力データを共通的項目データとそれ以外の
データに分難し、共通的項目データが前回のサンプリン
グ時のデータと不一致な場合、そのデータをサンプルポ
イントデータと対にして共通部データ用記憶装置へ記憶
し、それ以外のデータは全てサンプルポイントデータと
対にして個別データ用記憶装置へ記憶している。

［発明が解決しようとする課題］ 前記、第１の従来技術によれば、過去に濶るほど時間当
りに記憶するサンプリングデータを少なくすることによ
り、データ量を削減しているため、動作状態を監視・解
析する場合、過去に泗るほど時間当りの復元データが少
くなくなり、プロセスの動作状態の時間的な変化を正し
く把握することができないという問題があった。

また、前記第２の従来技術によれば、計測データ自体の
記憶の効率化を達成することはできず。

また圧縮の対象である共通的データに関してみても効果
が出るのは年月日時分位までのオーダーである為、記憶
容量の効率的使用は充分ではなかった。

そこで、本発明は、プロセスデータの全てを復元でき、
かつ、記憶容量を充分に効率的に使用することのできる
データ処理装置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］ 前記目的達成のために本発明は、プロセスからサンプリ
ングしたプロセスデータのビット幅を圧縮する圧縮手段
を備えた電子計算機と、電子計算機がビット幅を圧縮し
たプロセスデータを記憶する記憶装置と、記憶装置より
圧縮されたプロセスデータを読比し復元する復元手段と
、復元したプロセスデータの示す工学値情報を表示する
表示手段とを有することを特徴とするデータ処理装置を
提供する。

なお、このデータ処理装置において、前記圧縮手段は、
順次、プロセスデータより前プロセスデータに対する差
分値を算出する算出手段と、非等長符号化する可変長符
号化手段とより構成するようにしても良い。

また、この場合、前記圧縮手段に、前記可変長符号化手
段と併せて、算出手段が算出したプロセスデータの差分
値をランレングス符号化するランレングス符号化手段を
備え、前記可変長符号化手段にランレングス符号化の対
象とならなかったデータを非等長符号化の対象とする機
能を備えるのが望ましい。

また、本データ処理装置において、前記電子計算機に、
サンプリングしたプロセスデータより求めるべき工学値
を算出するのに必要な、サンプリング時のプロセスの環
境より定まる補正情報を、データの内に含むように、圧
縮手段が圧縮するプロセスデータを正規化する正規化手
段を備えるようにしても良い。

また本発明は、前記目的達成のために、プラントよりプ
ロセスデータをサンプリングして入力し、プラントへ制
御情報を出力するプロセス入出力装置と、プロセス入出
力装置がサンプリングしたプロセスデータを処理する前
記データ処理装置と、プロセス入出力装置よりのプロセ
スデータを用いて、プラントの制御内容を決定し、プロ
セス入出力装置を介してプラントをＭ御するプラント制
御装置と、を有することを特徴とするプラント管理制御
システムを提供する。

［作　用］ 本発明に係るデータ処理装置によれば、電子計算機が圧
縮手段により、プロセスからサンプリングしたプロセス
データのビット幅を圧縮し、記憶装置はビット幅を圧縮
したプロセスデータを記憶する。

また、前記圧縮手段において、前記算出手段と可変長符
号化手段を備え、差分値を非等長符号化するようにすれ
ば高い圧縮率を得ることができる。

また、この場合、さらに、ランレングス符号化手段を備
え、ランレングス符号化を併用すれば、より高い圧縮率
を得ることができる。

ま赳、本データ処理装置において、前記電子計算機に正
規化手段を備え、サンプリングしたプロセスデータより
求めるべき工学値を算出するのに必要な、サンプリング
時のプロセスの環境より定まる補正情報を、データの内
に含むように、圧縮手段が圧縮するプロセスデータを正
規化すれば。

補正情報を別途記憶する必要がなく、記憶装置の記憶容
量を効率よく使用できる。

また本発明に係るプラント管理制御システムによれば、
°プロセス入出力装置サンプリングしたプロセスデータ
を、前記データ処理装置はプラント管理のために圧縮し
て記憶し、一方、プラント制御装置は、このプロセスデ
ータを用いて、プラントの制御内容を決定し、プロセス
入出力装置を介してプラントを制御する。

したがって、長期間にわたりプラントにおける。

プロセスのサンプリング毎の全てのデータを保存可能で
あり、過去におけるプロセスの動作状態を良好に把握す
ることができる。

［実施例］ 以下１本発明に係るデータ処理装置の一実施例をプラン
ト管理制御装置への適用を例にとり説明する。

第１図は１本実施例に係るデータ処理装置の構成を示す
。

図中、１は管理対象のプロセス、２はプロセス入出力装
置、３は電子計算機、４はプロセスデータベース１０を
記憶する記憶装置、５はＣＲＴ表示装置である。

また、電子計算機３は、プロセスデータ入カフ、Ａ／Ｄ
　（アナログ／ディジタル）変換値正規化８、データ圧
縮９、データ復元１１．工学値変換１２゜プロセスデー
タ表示１３を有し、また、必要に応じて演算１４を備え
る。

また、プロセス入出力装置２は、Ａ／Ｄ変換器６を備え
ている。

１５はプロセス入出力装置２を介してプラントのプロセ
スの進行等を制御するプラント制御装置である。

以下、本実施例に係るデータ処理装置の動作について説
明する。

まず、記憶装置４のプロセスデータベース１０を作成す
る動作について説明する。

プロセス１の圧力、温度などのプロセスデータは、プロ
セス入出力装置２のＡ／Ｄ変換器６を通して、生のＡ／
Ｄ変換値として、電子計算機３内のプロセスデータ入カ
フに入力される。

プロセスデータ入カフは、たとえば、第２図のフローチ
ャートに示すタイプに応じて、生のＡ／Ｄ変換値を工学
値ｙに変換して、第３図に示すように工学値の時系列デ
ータとして、Ａ／Ｄ変換値正規化８へ入力する。

ここで、第２図に用いた符号の内容を示す。

■＝電圧値 Ｇ：　Ａ／Ｄ変換器ゲイン（定数） ｇ　：　Ａ／Ｄ変換器ゲイン補正係数 Ｘ：生のＡ／Ｄ変換値（１２ビツトの固定小数点形式） ％式％ ： ａ、ｂ：各計測点毎の変換係数（定数）Ｗ：流量変換補
正係数 ｆ：サーモカップルタイプ毎の電圧−温度変換関数（折
線近似する） Ｙｏ：サーモカップル冷接点補正電圧 ｙｉ：工学値の時系列データ（３２ビツトの浮動小数点
形式） 工学値としては、たとえば、リニア変換タイプとしては
通常の電圧、電流値等があり、流量変換タイプとしては
差圧流量計よりの電圧値を生のＡ／Ｄ変換値として求め
る流量（ｒｒｒ／ｓ）等がある。

また、指数変換タイプとしてはＳＲＭレベル値を生のＡ
／Ｄ変換値として求まるＣ／Ｓ等があり、サーモカップ
ルタイプとして熱電対の起電力を生のＡ／Ｄ変換値とし
て求める温度（”Ｃ）等がある。

プロセスデータ入カフより、工学値の時系列データｙｉ
を受は取ったＡ／Ｄ変換値正規化８は、第４図のフロー
チャートに示すように工学値をＡ／Ｄ変換値正規化値Ｘ
に変換して、第５図のようなＡ／Ｄ変換値正規化値の時
系列データＸｉとして、データ圧縮９へ入力する。なお
、負数は２の補数にて表現する。

正規化は、データベース１０のデータを利用する際に、
工学値変換１２でサンプリング毎に変る補正項ｇ、ｘ０
．ｗ、ｖ、をそれぞれ１．０，１゜ｖｏと定数として扱
えるようにするため、事前に記憶データであるＡ／Ｄ変
換値正規化値Ｘ内に取り込んでおくものである。

補正項は、工学値を算出するのに必要な、サンプリング
時のプロセスの環境より変化する補正情報であり、たと
えば、工学値が流量であり生のＡ／Ｄ変換値が差圧を示
す場合は、サンプリング時（測定時）の温度や圧力等に
より定まる流量補正がある６ また、工学値が温度であり、生のＡ／Ｄ変換値が熱電対
の起電力である場合は熱接点と冷接点の温度差より定ま
る冷接点補正がある。

ここで、第４図に用いた符号の意味を示す。

Ｆ：サーモカップルタイプ毎の温度−電圧変換関数（折
線近似する） ｖｏ：サーモカップル冷接点補正電圧標準値（定数） ｘ：Ａ／Ｄ変換値正規化値 ｘｉ：Ａ／Ｄ変換値正規化値の時系列データ（１２ビツ
トの固定小数点形式） Δｘｉ：Ａ／Ｄ変換値正規化値の前回値からの差分の時
系列データ（８ビツト、５ビ ツト、２ビツトの固定小数点形式） また、第５図の括弧内にＡ／Ｄ変換値正規化値の時系列
データＸｉの例を示す。

Ａ／Ｄ変換値正規化８より、Ａ／Ｄ変換値正規化値の時
系列データＸｉを受は取ったデータ圧縮器９は、第７図
のフローチャートに示すようにＡ／Ｄ変換値正規化値の
時系列データを、圧縮して。

記憶装置４のプロセスデータベース１０に記憶する。

第６図に、第５図のＡ／Ｄ変換値正規化値の時系列デー
タＸｉを圧縮した例を示す。

以下、この圧縮処理（第７図）を説明する。

第７図において、まず、ブロック７１７にて、最初のＡ
／Ｄ変換値正規化値は、そのまま１２ビツト幅の整数値
に、その１２ビツト幅を示すフラグＯｏを付加して記憶
する。

そして、２番目以降のＡ／Ｄ変換値正規化値は、ブロッ
ク７０２により前回値との差分Δｘｉを計算しブロック
７１１．７１２．７１３によりその差分Δｘｉを表すこ
とができる２ビツト幅、５ビット幅、８ビツト幅のうち
のいずれかのビット幅を判定し、ブロック７１４．７１
５．７１６により、それぞれその整数値に、そのビット
幅を示すフラグ、１１．１０．０１を付加して記憶する
。

また、もし、２番目以降のＡ／Ｄ変換値正規化値が、８
ビツト幅より大きくなる時は、ブロック７１７により最
初と同様にする。ビット幅を２ビツト幅、５ビツト幅、
８ビツト幅に限ったのは、前記フラグのビット数を２ビ
ツトに抑えるためである。

また、ブロック７０３により差分Δｘｉ＝ｏと判定した
時は、その連続発生回数Ｑをブロック６でカウントし、
ブロック７０４，７０７でその回数を判定し、１〜２回
ならば、ブロック５により２ビツト幅として前記ブロッ
ク７１４と同様に記憶する。さらに圧縮しても記憶容量
を小さくする効果がないからである。

差分Δｘｉ＝ｏの連続発生回数Ωが３〜１５回ならば、
ブロック８により２ビツト幅フラグ１１にさらに連続発
生回数Ωと、それを示すフラグ１０（ブロック７１４で
はブロック７１１によりΔｘｉ＝−２を含まないためΔ
ｘｉとして１０を使用しないので重複使用とはならない
、なおΔｘ　ｉ　＝　２は５ビツトで００１０１と、−
３は１１１０１と表現する。すなわち、負数はＭＳＢが
１と正数はＭＳＢがＯとなるように表現し正負を区別す
る。）を付加して記憶する。Ｑは４ビツト幅で表わすも
のとする。

次にプロセス状態を監視するために、記憶装置４のプロ
セスデータベース１０より、指定期間分のデータを読出
し、ＣＲＴ表示装置５へ表示する動作を説明する。

データ復元１１は、第８図のフローチャートに示すよう
に記憶装置４上のプロセスデータベース１０に、前記第
６図のように圧縮されて記憶されているデータを読出し
、第５図に示すようにＡ／Ｄ変換値正規化値の時系列デ
ータに復元し、工学値変換１２へ入力する。

以下、この復元処理（第８図）を説明する。

第８図において、ブロック８０３，８０４でデータのビ
ット幅を示すフラグを判定する。

そして、その判定に応じて、ブロック８０５では１２ビ
ツト幅を読出し、そのままデータとして復元する。ブロ
ック８０６．８０７では、それぞれ８ビツト幅、５ビツ
ト幅のデータを読出す。

フラグが１１のデータについては、ブロック８０８で、
２ビツト幅か同一データ連続発生かを判定し、２ビツト
幅のものである場合は、ブロック８０９で２ビツト幅の
データを読出す。

同一データ連続発生の場合は、ブロック８１０．８１１
．８１２．８１３で同一データ連続発生回数Ｑ回分の同
一データを復元する。

また、ブロック８１４で８ビツト幅、５ビツト幅、２ビ
ツト幅のデータは前回値よりの差分のため前回値を加算
し、今回値を復元する。

データ復元１１より、復元されたＡ／Ｄ変換値正規化値
の時系列データを受は取った工学値変換１２は、第９図
のフローチャートに示すように、Ａ／Ｄ変換値正規化値
を工学値に変換して、第３図に示したような工学値の時
系列データとして、プロセスデータ表示１３へ入力する
。

なお、必要に応じて、工学値の時系列データを演算１４
で、加工処理を施こしてプロセスデータ表示１３へ入力
するようにしても良い。。

プロセスデータ表示１３は、工学値の時系列データをＣ
ＲＴ表示装Ｗ５ヘトレンドグラフ等で表示する。

なお、以上の実施例において、プロセスデータ入カフか
らＡ／Ｄ変換値正規化８へのデータの受は渡しは工学値
であるが、これを直接生のＡ／Ｄ変換値とするようにし
ても良い。

この場合、Ａ／Ｄ変換値正規化８は、第１０図のフロー
チャートに示すように、生のＡ／Ｄ変換値を直接Ａ／Ｄ
変換値正規化値に変換するようにする。

また１本実施例においては、記憶データの差分をとり、
ランレングスとビット詰めにより、データを圧縮する例
について説明したが、この他にＨｕｆｆｍａｎ符号を用
いたり、ランレングスに対し、さらにｗｙｌｅ符号や、
ＧＯ１０ＩＩｌｂ符号用いたりするようにしても良い。

以上、本実施例によ九ば、プロセスデータを記憶装置に
記憶する場合、プロセスデータは異常状態が急速に変化
している期間以外は大幅に変化しないので、前回値との
差分のビット幅が小さくなり、第６図に示したように充
分圧縮して記憶でき。

る。たとえば、本実施例において第３図から第６図に圧
縮すると約１／６の容量に、あるいは第５図から第３図
に圧縮すると約１／３の容量に圧縮されている。

したがい、過去に遡っても、サンプリング毎のプロセス
データを全て記憶し、復元するため、プロセスの動作状
態の時間的なわずかな変化でも正しく把握できる。

［発明の効果］ 以上のように１本発明によれば、プロセスデータの全て
を復元でき、かつ、記憶容量を充分に効率的に使用する
ことのできるデータ処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の位置実施例に係るデータ処理装置の構
成を示すブロック図、第２図は生のＡ／Ｄ変換値を工学
値に変換する手順を示すフローチャート、第３図は工学
値の時系列データを示す説明図、第４図は工学値をＡ／
Ｄ変換値正規化値に変換する手順を示すフローチャート
、第５図はＡ／Ｄ変換値正規化値の時系列データを示す
説明図、第６図は圧縮されたデータを示す説明図、第７
図はＡ／Ｄ変換値正規化値を圧縮する手順を示すフロー
チャート、第８図は圧縮データを復元する手順を示すフ
ローチャート、第９図はＡ／Ｄ変換値正規化値を工学値
に変換する手順を示すフローチャート、第１０図は生の
Ａ／Ｄ変換値をＡ／Ｄ変換値正規化値に直接変換する手
順を示すフローチャートである。 第１図における符号 １・・・プロセス、２・・・プロセス入出力装置、３・
・・電子計算機、４・・・記憶装置、５・・・ＣＲＴ表
示装置、６・・・Ａ／Ｄ変換器、７・・・プロセスデー
タ入力、８・・・Ａ／Ｄ変換値正規化、９・・・データ
圧縮、１０・・・プロセスデータベース、１１・・・デ
ータ復元、１２・・工学値変換、１３・・・プロセスデ
ータ表示、１４・・・演算。 第２図における符号 ２１・・・Ａ／Ｄ変換値を電圧値に変換、２２・・・電
圧値を工学値に変換、２３・・・プロセスデータの計測
器のタイプ判定、２４・・・リニア変換タイプの処理、
２５・・・流量変換タイプの処理、２６・・・指数変換
タイプの処理、２７・・・サーモカップルタイプの処理
。 第４図における符号 ４１・・・工学値を電圧値に変換、４２・・・電圧値を
Ａ／Ｄ変換値正規化値に変換、４３・・・プロセスデー
タの計測器のタイプ判定、４４・・・リニア変換タイプ
の処理、４５・・・流量変換タイプの処理、４６・・・
指数変換タイプの処理、４７・・・サーモカップルタイ
プの処理。 第７＠における符号 ７０１・・・時系列データ番号、終りフラグの初期化、
７０２・・・時系列データ差分計算処理、７０３・・・
差分値判定処理、７０４・・・差分＝Ｏの連続発生回数
、７０５・・・２ビット幅による格納処理、７０６・・
・連続発生回数カウントアツプ、７０７・・・連続発生
回数判定処理、７０８・・・フラグおよび連続発生回数
記憶、７０９・・・終りフラグ判定処理、７１０・・・
連続発生回数判定処理、７１１〜７１３・・・差分ビッ
ト幅判定処理、７１４〜７１７・・・ビット幅別データ
格納処理、７１８・・・連続発生回数初期化処理、７１
９・・・時系列データ番号カウントアツプおよび終了判
定処理、７２０・・・終りフラグオン。 第８図における符号 ８０１：データ番号初期化処理、８０２・・・データベ
ース読出しビット位置初期化処理、８０３・・・データ
ベース読出し処理、８０４，８０８・・・ビット輻フー
ラグ判定処理、８０５−１２ビット幅データ復元処理、
８０６・・・８ビット幅データ読出し処理、８０７・・
・５ビット幅データ読出し処理、８０９・・・２ビット
幅データ読出し処理、８１０〜８１３・・・同一データ
復元処理、８１４・・・今回復元処理、８１５・・・デ
ータ番号カウントアツプ。 ８１６・・・データベース読出しビット位置進め処理、
８１７・・・終了判定処理。 第９図における符号 ９１・・・Ａ／Ｄ変換値正規化値を電圧値に変換、９２
・・・電圧値を工学値に変換、９３・・・プロセスデー
タの計測器のタイプ判定、９４・・・リニア変換タイプ
の処理、９５・・・流量変換タイプの処理、９６・・・
指数変換タイプの処理、９７・・・サーモカップルタイ
プの処理。 第１０図における符号 １０１・・・Ａ／Ｄ変換値を電圧値に変換、１０２・・
・電圧値をＡ／Ｄ変換値正規化値に変換、１０３・・・
プロセスデータの計測器のタイプ判定、１０４・・・リ
ニア変換タイプの処理、１０５・・・流量変換タイプの
処理、１０６・・・指数変換タイプの処理。 １０７・・・サーモカップルタイプの処理。 出原人　株式会社　日　立　製　作所 代理人　弁理士　　富　１）和子 第２図 第３図 □　ピント番号 第４図 第５図 □ピント番号　　　　　　　　　　差分第６図 □　ビット番号 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プロセスからサンプリングしたプロセスデータのビ
   ット幅を圧縮する圧縮手段を備えた電子計算機と、電子
   計算機がビット幅を圧縮したプロセスデータを記憶する
   記憶装置と、記憶装置より圧縮されたプロセスデータを
   読出し復元する復元手段と、復元したプロセスデータの
   示す工学値情報を表示する表示手段とを有することを特
   徴とするデータ処理装置。 ２、請求項１記載のデータ処理装置であって、前記圧縮
   手段は、順次、プロセスデータより前プロセスデータに
   対する差分値を算出する算出手段と、非等長符号化する
   可変長符号化手段とよりなることを特徴とするデータ処
   理装置。 ３、請求項２記載のデータ処理装置であって、前記圧縮
   手段に、前記可変長符号化手段と併せて、算出手段が算
   出したプロセスデータの差分値をランレングス符号化す
   るランレングス符号化手段を備え、前記可変長符号化手
   段はランレングス符号化の対象とならなかったデータを
   非等長符号化の対象とする機能を備えることを特徴とす
   るデータ処理装置。 ４、請求項１、２または３記載のデータ処理装置であっ
   て、 前記電子計算機に、サンプリングしたプロセスデータよ
   り求めるべき工学値を算出するのに必要な、サンプリン
   グ時のプロセスの環境より定まる補正情報を、データの
   内に含むように、圧縮手段が圧縮するプロセスデータを
   正規化する正規化手段を備えたことを特徴とするデータ
   処理装置。 ５、プラントよりプロセスデータをサンプリングして入
   力し、プラントへ制御情報を出力するプロセス入出力装
   置と、プロセス入出力装置がサンプリングしたプロセス
   データを処理する請求項１、２、３、または４記載のデ
   ータ処理装置と、プロセス入出力装置よりのプロセスデ
   ータを用いて、プラントの制御内容を決定し、プロセス
   入出力装置を介してプラントを制御するプラント制御装
   置と、を有することを特徴とするプラント管理制御シス
   テム。