JPH0630014B2 - 異常検出装置 - Google Patents
異常検出装置Info
- Publication number
- JPH0630014B2 JPH0630014B2 JP58164163A JP16416383A JPH0630014B2 JP H0630014 B2 JPH0630014 B2 JP H0630014B2 JP 58164163 A JP58164163 A JP 58164163A JP 16416383 A JP16416383 A JP 16416383A JP H0630014 B2 JPH0630014 B2 JP H0630014B2
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- JP
- Japan
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- deviation
- feedback
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- failure
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B23/00—Testing or monitoring of control systems or parts thereof
- G05B23/02—Electric testing or monitoring
- G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
- G05B23/0218—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults characterised by the fault detection method dealing with either existing or incipient faults
- G05B23/0224—Process history based detection method, e.g. whereby history implies the availability of large amounts of data
- G05B23/0227—Qualitative history assessment, whereby the type of data acted upon, e.g. waveforms, images or patterns, is not relevant, e.g. rule based assessment; if-then decisions
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Testing And Monitoring For Control Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はフィードバック式自動制御システムの異常検出
装置に関するものである。
装置に関するものである。
一般にフィードバック制御系は、設定された目標値とフ
ィードバックされた制御量との偏差を求め、この偏差に
対し制御器で比例，積分，微分等の処理を施して操作量
を算出し、この操作量により制御量を変化させて制御量
が目標値となるように制御する。このようなフィードバ
ック制御系を自動制御システムに組込んでプロセス制御
を行う場合、フィードバック制御系自体に故障が発生す
ると、プロセス制御が不能になってしまう。そこで、フ
ィードバック制御系に故障が発生したか否かを検出する
必要がある。
ィードバックされた制御量との偏差を求め、この偏差に
対し制御器で比例，積分，微分等の処理を施して操作量
を算出し、この操作量により制御量を変化させて制御量
が目標値となるように制御する。このようなフィードバ
ック制御系を自動制御システムに組込んでプロセス制御
を行う場合、フィードバック制御系自体に故障が発生す
ると、プロセス制御が不能になってしまう。そこで、フ
ィードバック制御系に故障が発生したか否かを検出する
必要がある。
フィードバック制御系に故障が発生したか否かを検出す
る従来技術として、特開昭５７−１６１９０８号公報，
特開昭５５−６１８０２号公報記載のものがある。前者
は、偏差の時間に関する一次微分値を求め、偏差の絶対
値と一次微分値の絶対値とが共に大きい時や、偏差の絶
対値が小さくても一次微分値の絶対値が大きく急速に偏
差が増大している時に、故障「有」と判定している。
る従来技術として、特開昭５７−１６１９０８号公報，
特開昭５５−６１８０２号公報記載のものがある。前者
は、偏差の時間に関する一次微分値を求め、偏差の絶対
値と一次微分値の絶対値とが共に大きい時や、偏差の絶
対値が小さくても一次微分値の絶対値が大きく急速に偏
差が増大している時に、故障「有」と判定している。
しかし、偏差は、目標値とフィードバック量との差であ
るため、実際の制御系では非常に小さな値となり、この
偏差の時間微分値をノイズの影響を排除して精度良く求
めることは困難である。従って、外乱の多いプラント制
御に適用することができないという問題がある。また、
例えば制御器等が故障して一定値のフィードバック信号
を出し続けるという事態が発生した時は、この故障を検
出することができないという問題もある。
るため、実際の制御系では非常に小さな値となり、この
偏差の時間微分値をノイズの影響を排除して精度良く求
めることは困難である。従って、外乱の多いプラント制
御に適用することができないという問題がある。また、
例えば制御器等が故障して一定値のフィードバック信号
を出し続けるという事態が発生した時は、この故障を検
出することができないという問題もある。
後者の従来技術（特開昭５５−６１８０２号）では、フ
ィードバック制御量と、このフィードバック制御量の時
間微分値とを監視し、フィードバック制御量が喪失した
とき、或いは、フィードバック制御量の微分値が制限値
を越えて大きくなった時に異常と判定している。
ィードバック制御量と、このフィードバック制御量の時
間微分値とを監視し、フィードバック制御量が喪失した
とき、或いは、フィードバック制御量の微分値が制限値
を越えて大きくなった時に異常と判定している。
この従来技術は、前者の様に偏差の時間微分ではなく、
フィードバック制御量の時間微分をとって故障の判定を
しているため、ノイズの影響を避けることができる。ま
た、フィードバック信号が喪失した場合には、これを故
障と判定することができる。しかし、前者と同様に、フ
ィードバック制御量（フィードバック信号）が一定値と
なり制御系がじっとしていて動かないという故障が発生
した時は、これを故障と判定することができないという
問題がある。
フィードバック制御量の時間微分をとって故障の判定を
しているため、ノイズの影響を避けることができる。ま
た、フィードバック信号が喪失した場合には、これを故
障と判定することができる。しかし、前者と同様に、フ
ィードバック制御量（フィードバック信号）が一定値と
なり制御系がじっとしていて動かないという故障が発生
した時は、これを故障と判定することができないという
問題がある。
本発明の目的は、フィードバック信号が一定値を保持し
じっとしていて動かないという故障をノイズの影響なく
検出することができる異常検出装置を提供することにあ
る。
じっとしていて動かないという故障をノイズの影響なく
検出することができる異常検出装置を提供することにあ
る。
上記目的は、制御量とその目標値との偏差に応じて制御
量を変化させ該偏差を零とするように動作するフィード
バック自動制御システムの異常検出装置において、制御
量の時間微分をとる微分手段と、前記偏差が生じたとき
に前記微分手段による微分値の絶対値が所定値より小さ
い状態が所定時間以上継続したとき異常と判定する判定
手段を設けることで、達成される。
量を変化させ該偏差を零とするように動作するフィード
バック自動制御システムの異常検出装置において、制御
量の時間微分をとる微分手段と、前記偏差が生じたとき
に前記微分手段による微分値の絶対値が所定値より小さ
い状態が所定時間以上継続したとき異常と判定する判定
手段を設けることで、達成される。
本発明では、ある程度大きな信号であるフィードバック
信号を時間微分した値で故障の有無を判定するため、ノ
イズの影響を受けることがない。また、フィードバック
信号の微分値が零近辺の所定値以下の値であるか否かを
見ているので、フィードバック信号が一定値を保持する
故障つまりじっとしていて動かない故障の判定が可能と
なる。
信号を時間微分した値で故障の有無を判定するため、ノ
イズの影響を受けることがない。また、フィードバック
信号の微分値が零近辺の所定値以下の値であるか否かを
見ているので、フィードバック信号が一定値を保持する
故障つまりじっとしていて動かない故障の判定が可能と
なる。
第１図は、フイードバツク式自動制御システム１００に
本発明の実施例としての異常検出装置２００を接続した
図である。自動制御システム１００は設定値Ｑ０と流量
フイードバツク量Ｑが比較増巾器１により比較増巾され
その偏差出力εは比例，積分，微分等の制御器２に出力
される。この制御器２の出力は電動弁５の開度指令とな
る。即ちこの開度指令は開度発振器６からの実開度と比
較器３で比較され、正転あるいは逆転の指令が電動機４
に与えられて電動弁５が制御される。電動弁５の開度に
より流量が変化すると、これは比較増巾器１へのフイー
ドバツク量Ｑとして帰還される。このように、帰還量と
しての流量Ｑは偏差εを０に戻すようないわゆる負帰還
としてフイードバツクされている。このような自動制御
システム内の故障には色々なモードが考えられるが代表
的なものは下記のようなものである。即ち(1)偏差εが
発生した時その偏差を更に増加する方向へシステムが動
作する。これはフイードバツク量の極性ミス接続，正逆
指令の逆接続やそれに相当する故障等によるものであ
る。(2)偏差εが出てもフイードバツク量が不変の時。
つまりフイードバツク量が０のまま、中間の値のままあ
るいは上限のままで変らない時。これはフイードバツク
経路の断線，制御器の故障，中間部の断線等によるもの
であり、本発明は特にこのモード(2)の故障を検出する
ことを特徴とするものである。異常検出装置２００はこ
れらの異常を検出して警報あるいはロツク信号を出力す
るものである。異常検出装置２００に於て、レベル検出
器９は偏差εがプラス側の一定値以上になつた時論理値
１を出力し、レベル検出器１０はεがマイナス側の一定
値以上になつた時論理１を出力する。一方、微分回路８
はフイードバツク量Ｑを微分するものでフイードバツク
量Ｑがどちら方向に動くかをその変化率ｑ＝ｄＱ／ｄｔ
を出力して予測するためのものである。レベル検出器１
１、あるいは１３はこの変化率ｑが正あるいは負の一定
値以上の時論理値１を出力し、レベル検出器１２は上記
一定値のいずれもこえない０附近の値の時論理値１を出
力する。従つてアンド回路１４は偏差εがプラスにもか
かわらずフイードバツク量Ｑが減る方向に動いている時
に１を出力し、アンド回路１５は偏差εがプラスにもか
かわらずフイードバツク量Ｑが変らない時に１を出力
し、アンド回路１６は偏差εがマイナスにもかかわらず
フイードバツク量Ｑが増加する方向に動いている時に１
を出力し、アンド回路１７は偏差εがマイナスにもかか
わらずフイードバツク量Ｑが変らない時に１を出力す
る。これらアンド回路１４〜１７の出力はそれぞれ遅延
回路１８〜２１を介して警報やロツク信号として出力さ
れる。このようにして本実施例ではフイードバツク信号
が一定値となりじっとしていて動かないという異常が発
生してもその異常を検出できるが、システムの正常時に
於る動作との関係を次にのべる。
本発明の実施例としての異常検出装置２００を接続した
図である。自動制御システム１００は設定値Ｑ０と流量
フイードバツク量Ｑが比較増巾器１により比較増巾され
その偏差出力εは比例，積分，微分等の制御器２に出力
される。この制御器２の出力は電動弁５の開度指令とな
る。即ちこの開度指令は開度発振器６からの実開度と比
較器３で比較され、正転あるいは逆転の指令が電動機４
に与えられて電動弁５が制御される。電動弁５の開度に
より流量が変化すると、これは比較増巾器１へのフイー
ドバツク量Ｑとして帰還される。このように、帰還量と
しての流量Ｑは偏差εを０に戻すようないわゆる負帰還
としてフイードバツクされている。このような自動制御
システム内の故障には色々なモードが考えられるが代表
的なものは下記のようなものである。即ち(1)偏差εが
発生した時その偏差を更に増加する方向へシステムが動
作する。これはフイードバツク量の極性ミス接続，正逆
指令の逆接続やそれに相当する故障等によるものであ
る。(2)偏差εが出てもフイードバツク量が不変の時。
つまりフイードバツク量が０のまま、中間の値のままあ
るいは上限のままで変らない時。これはフイードバツク
経路の断線，制御器の故障，中間部の断線等によるもの
であり、本発明は特にこのモード(2)の故障を検出する
ことを特徴とするものである。異常検出装置２００はこ
れらの異常を検出して警報あるいはロツク信号を出力す
るものである。異常検出装置２００に於て、レベル検出
器９は偏差εがプラス側の一定値以上になつた時論理値
１を出力し、レベル検出器１０はεがマイナス側の一定
値以上になつた時論理１を出力する。一方、微分回路８
はフイードバツク量Ｑを微分するものでフイードバツク
量Ｑがどちら方向に動くかをその変化率ｑ＝ｄＱ／ｄｔ
を出力して予測するためのものである。レベル検出器１
１、あるいは１３はこの変化率ｑが正あるいは負の一定
値以上の時論理値１を出力し、レベル検出器１２は上記
一定値のいずれもこえない０附近の値の時論理値１を出
力する。従つてアンド回路１４は偏差εがプラスにもか
かわらずフイードバツク量Ｑが減る方向に動いている時
に１を出力し、アンド回路１５は偏差εがプラスにもか
かわらずフイードバツク量Ｑが変らない時に１を出力
し、アンド回路１６は偏差εがマイナスにもかかわらず
フイードバツク量Ｑが増加する方向に動いている時に１
を出力し、アンド回路１７は偏差εがマイナスにもかか
わらずフイードバツク量Ｑが変らない時に１を出力す
る。これらアンド回路１４〜１７の出力はそれぞれ遅延
回路１８〜２１を介して警報やロツク信号として出力さ
れる。このようにして本実施例ではフイードバツク信号
が一定値となりじっとしていて動かないという異常が発
生してもその異常を検出できるが、システムの正常時に
於る動作との関係を次にのべる。
フイードバツク系で制御回路が動作するのは、一つは目
標値が変更された場合であり、もう１つはプロセス内に
外乱が発生した場合である。第２図は時刻ｔ０に目標値
Ｑ０をステップ状に変化させた時の各部の動作波形を示
しており、この時制御量Ｑはプロセスの遅れ時間Ｔ１及
び制御系の遅れ時間Ｔ２をもつて目標値Ｑ０に追従す
る。これは正常時の動作であるが、第２図に示したよう
に時刻ｔ０からｔ０＋Ｔ１まではε＞０になつているの
に制御量Ｑには変化がプロセスの遅れ時間のために現わ
れていない。従つてこの間は異常検出動作はしてはなら
ず、このため第２図の遅延回路１８〜２１がＴ１時間だ
け検出をおくらせるのに用いられている。第３図は時刻
ｔ０に於てプロセスに何等かの外乱が与えられて制御量
Ｑが一時的に変化した場合を示しており、この場合も第
２図の場合と状況は同じである。また、第１図の制御器
２には積分要素が含まれているので、第２図，第３図の
いずれの場合も時刻ｔ０からｔ０＋Ｔ１の間εが変化し
ていないのにも拘らず操作量Ｍは変化するが、本実施例
ではこの変化を正常動作と判断し、常に正しく動作す
る。
標値が変更された場合であり、もう１つはプロセス内に
外乱が発生した場合である。第２図は時刻ｔ０に目標値
Ｑ０をステップ状に変化させた時の各部の動作波形を示
しており、この時制御量Ｑはプロセスの遅れ時間Ｔ１及
び制御系の遅れ時間Ｔ２をもつて目標値Ｑ０に追従す
る。これは正常時の動作であるが、第２図に示したよう
に時刻ｔ０からｔ０＋Ｔ１まではε＞０になつているの
に制御量Ｑには変化がプロセスの遅れ時間のために現わ
れていない。従つてこの間は異常検出動作はしてはなら
ず、このため第２図の遅延回路１８〜２１がＴ１時間だ
け検出をおくらせるのに用いられている。第３図は時刻
ｔ０に於てプロセスに何等かの外乱が与えられて制御量
Ｑが一時的に変化した場合を示しており、この場合も第
２図の場合と状況は同じである。また、第１図の制御器
２には積分要素が含まれているので、第２図，第３図の
いずれの場合も時刻ｔ０からｔ０＋Ｔ１の間εが変化し
ていないのにも拘らず操作量Ｍは変化するが、本実施例
ではこの変化を正常動作と判断し、常に正しく動作す
る。
本発明によれば、フィードバック信号が一定値となりじ
っとしていて動かないという故障を検出することがで
き、自動制御システムの安全性を向上させることが可能
となる。
っとしていて動かないという故障を検出することがで
き、自動制御システムの安全性を向上させることが可能
となる。
第１図は本発明の実施例を示すブロツク図、第２図及び
第３図は第１図の実施例の動作説明図である。 １…比較増巾器、２…制御器、３…比較器、４…電動
機、５…バルブ、６…開度発信器、７…流量発信器、８
…微分器、９〜１３…レベル検出器、１４〜１７…アン
ド回路、１８〜２１…遅延回路。
第３図は第１図の実施例の動作説明図である。 １…比較増巾器、２…制御器、３…比較器、４…電動
機、５…バルブ、６…開度発信器、７…流量発信器、８
…微分器、９〜１３…レベル検出器、１４〜１７…アン
ド回路、１８〜２１…遅延回路。
Claims (1)
- 【請求項１】制御量とその目標値との偏差に応じて制御
量を変化させ該偏差を零とするように動作するフィード
バック自動制御システムの異常検出装置において、制御
量の時間微分をとる微分手段と、前記偏差が生じたとき
に前記微分手段による微分値の絶対値が所定値より小さ
い状態が所定時間以上継続したとき異常と判定する判定
手段を設けたことを特徴とする異常検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58164163A JPH0630014B2 (ja) | 1983-09-08 | 1983-09-08 | 異常検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58164163A JPH0630014B2 (ja) | 1983-09-08 | 1983-09-08 | 異常検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6057413A JPS6057413A (ja) | 1985-04-03 |
| JPH0630014B2 true JPH0630014B2 (ja) | 1994-04-20 |
Family
ID=15787922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58164163A Expired - Lifetime JPH0630014B2 (ja) | 1983-09-08 | 1983-09-08 | 異常検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0630014B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61124810U (ja) * | 1985-01-21 | 1986-08-06 | ||
| US4618856A (en) * | 1985-05-03 | 1986-10-21 | Allied Corporation | Stall surge detector |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5079062A (ja) * | 1973-11-15 | 1975-06-27 | ||
| JPS5561802A (en) * | 1978-11-01 | 1980-05-09 | Toshiba Corp | Malfunction preventing unit for control unit |
| JPS57161908A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-05 | Hitachi Ltd | Alarm output method in control system for following of target value |
-
1983
- 1983-09-08 JP JP58164163A patent/JPH0630014B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6057413A (ja) | 1985-04-03 |
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