JPH0652958B2 - 診断システム - Google Patents

診断システム

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JPH0652958B2
JPH0652958B2 JP60092174A JP9217485A JPH0652958B2 JP H0652958 B2 JPH0652958 B2 JP H0652958B2 JP 60092174 A JP60092174 A JP 60092174A JP 9217485 A JP9217485 A JP 9217485A JP H0652958 B2 JPH0652958 B2 JP H0652958B2
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ロバート・リー・オスボーン
ジエームス・クリストフアー・ベローズ
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ウエスチングハウス エレクトリック コ−ポレ−ション
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00—Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/22—Detection or location of defective computer hardware by testing during standby operation or during idle time, e.g. start-up testing
    • G06F11/2294—Detection or location of defective computer hardware by testing during standby operation or during idle time, e.g. start-up testing by remote test
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B23/0205—Electric testing or monitoring by means of a monitoring system capable of detecting and responding to faults
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    • G05B23/027—Alarm generation, e.g. communication protocol; Forms of alarm
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プロセスをモニターするための診断システム
に関し、更に詳細には生じる可能性がある誤動作につき
プロセスを診断するのに常時利用できる装置に関する。
（従来の技術） 各種プロセスの動作状態を、安全性および経済性の双方
の見地から連続的にモニターして補正対策が取れるよう
に、生じ得る可能性がある誤動作の徴候を早期に指示さ
せる必要がある。
あるプロセス、例えば発電所の発電プロセスでは、全発
電所にわたって何百ものセンサを利用し、動作パラメー
タのオンライン表示を得ている。発電所にこれらセンサ
の出力に応答する診断システムを設けてセンサの読みを
連続的に解読し、発電所のオペレータに発電所の機器の
状態を表示し、安全性および経済性の点から必要な適当
な措置を勧告するようにできる。
この診断は、診断プログラムが記憶されたデジタルコン
ピュータにより実行できる。好ましい実施態様では、最
近の開発傾向により知識ベースエキスパートシステムと
して知られるコンピュータプログラムを使用することが
不可欠となる。このエキスパートシステムは特定の機器
に関して１人以上の診断エキスパートをインタビューし
た結果得られた多数のルールを含むルールベースシステ
ムである。
ある期間にわたって更に多くの情報が得られるので、必
要な場合ルールを追加、削除又は改変することによりプ
ログラムを改変できる。
典型的なプラトンでは何百ものセンサを含むことがあ
り、それらセンサの出力信号を定期的に走査し記憶しな
ければならない。又あるセンサの走査サイクルは秒単位
であり、他のセンサは分単位である。従って、莫大な記
憶容量を必要とするエキスパート又は他の診断システム
を使用すると、プラントによってはコストは途方もなく
大きなものとなる。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、通常モニターの走査に必要なコストのほんの
一部で異常状態に関してこれらのプラントを連続的にモ
ニターできるような装置を提供する。
本発明によれば、第１ロケーションの複数のセンサを含
むプロセスをモニターするための診断システムであっ
て、第１ロケーションに設けた第１データ記憶手段と、
プロセスの動作状態に関連する複数のセンサ出力信号を
定期的に走査して、前の走査の値との差が所定の大きさ
以上であるセンサ出力信号および各所定スレッショルド
値を越えるセンサ出力信号を第１データ記憶手段へ入れ
るように動作可能な、第１ロケーションに設けた第１計
算手段と、第２データ記憶手段および診断解析をするよ
うに動作可能な第２計算手段を含む、第１ロケーション
から離隔した第２ロケーションに設けた診断センサとか
ら成り、第１計算手段の制御下にある第１送信／受信手
段は、所定スケジュール時間にデータリンクを介して診
断センタへ第１データ記憶手段の内容を送信すると共に
センサ出力信号が所定スレッショルドを越えるか所定の
レート・スレッショルドを越えるセンサ出力信号が発生
するとスケジュール外の時間にデータリンクを介して診
断センタへ第１データ記憶手段の内容を送信し、診断セ
ンタに含まれる第２送信／受信手段は第２計算手段が診
断解析をできるように第２計算手段の制御下に第１ロケ
ーションからの送信データを受信すると共にその解析に
より生じた情報をデータリンクを介して第１送信／受信
手段へ送信するように動作可能であり、第１送信／受信
手段は第２送信／受信手段からの送信情報を受信するよ
うに動作可能であり、第１計算手段は第２計算手段から
のインストラクションに従って前記所定の差を変更する
よう動作可能であり、第２送信／受信手段は診断解析の
結果が異常状態を表示する場合、所定期間の間データリ
ンクをオープンに保つように動作可能であることを特徴
とする診断システムが提供される。
以下、添付図面を参照して実施例につき本発明を詳細に
説明する。
（実施例） 本発明の診断システムは、固定ロケーションあるいは移
動ロケーションにおける多数のプロセスの診断にも応用
できるが、発電所、更に詳細には蒸気タービン発電所を
例にとって以下詳述する。
第１図は番号１、２、……ｎで表示される複数のかかる
発電所を示すが、このうち典型的な発電所を番号２で示
してある。この発電所は、発電機11を駆動するよう作動
できる少なくとも一台の蒸気タービン10を含み、発電機
11には励磁機12からの励磁電流が供給される。典型的な
発電所は種々のローケションにあるタービン、発電機お
よび励磁機の温度を測定するための多数のセンサのみな
らず圧力、振動、速度、電流、電圧、周波数、湿度等を
測定するセンサも含む。更に蒸気の化学的性質をモニタ
ーするため蒸気ループ内に複数のセンサが設けられてい
る。
そのロケーションにある発電所は、入出力回路(I/O) 14
およびすべてのセンサの出力信号を定期的に走査しかつ
短期データ記憶装置18に所定の信号を記憶させるよう作
動できるデータ収集コンピュータ16を含む。
発電所ではこのデータ記憶容量は多少制限されるので、
センサによって得られる所定の信号しか記憶しない。標
準的な方法では所定のデッドバンドを越えるセンサ信号
しか記憶しない。すなわち、走査時のセンサ信号の値が
先の走査時に記憶された値よりも所定量だけ変化してい
れば、センサ信号をデータ記憶装置18に記憶する。
本発明によれば、信号の値が所定の正又は負のスレッシ
ョルドレベルを越えている場合にセンサ信号を更に記憶
し、所望なら所定のレートリミット値を越える信号も記
憶できる。本明細書で述べるセンサ信号とは、一つのセ
ンサからの出力だけでなく、ある複数のセンサ信号の所
定の組合わせ、例えばｎ個のセンサ信号の平均値をも意
味する。
通信用インターフェースの形態の送信／受信手段は、コ
ンピュータ16の制御下にあり、データ記憶装置18の内容
を遠方の診断センタ30へ定期的に送信するよう動作す
る。このような周期的送信は例えば１時間ごとに行い、
この場合先の送信以来収集されたデータのすべてが送信
される。しかしながら一つ以上のセンサが各スレッショ
ルドレベル又はレートリミット値を越えれば、通常の定
期的送信スケジュールを中断し、直ちにデータ記憶装置
18の内容を送信するので、診断センタは発電所で危険な
状態が発生しつつある場合に即座に解析を行うことがで
きる。
所定のデッドバンドを越える信号がなく、更に所定のス
レッショルドレベル又はレートリミット値を越える信号
もない場合、これらのデータは先の時間に送信したデー
タと同一になるが、システムは動作中であることを表示
するためデータ送信を行ってもよい。
診断センサ30は、診断センタコンピュータ32のみなら
ず、すべての発電所から送信されたデータのすべて又は
重要部分を記憶するのに充分な容量の長期データ記憶装
置34も含む。コンピュータ32は、受信したデータに基づ
き診断解析を行うよう動作でき、ある実施態様ではエキ
スパートシステムタイプのプログラムを実行できる。
コンピュータ32にアクセスするためのオペレータ用ター
ミナル36が設けられており、このターミナルは、一つ以
上のディスプレイのみならず会話動作式制御用キーボー
ドを含むことができる。
診断センタには通信用インターフェース状の送信／受信
手段が設けられるが、この送信／受信手段はコンピュー
タ32に制御され、それぞれの定期的送信によりすべての
発電所から送信されるデータのみならずスケジュール外
の送信に含まれるデータも受信する。診断の結果だけで
なく、インストラクションも含む情報も通信用インター
フェースを通して各発電所に返送でき、これら情報はオ
ペレータ用ターミナル40のディスプレイ上で見ることが
できる。
ある実施態様では、通信用インターフェースは従来の電
話線を介してデータリンクを確立するようモデムのよう
なものでよい。他のデータリンク、例えば診断センタと
発電所を衛星通信でリンクすることも可能であり、この
ようの衛星通信は発電所と診断センタが異なる大陸に位
置しているときに特に有効である。
次に温度センサである一つのセンサを例にして本発明の
動作を説明する。第２図に温度センサの変化を示すが、
ここでは縦軸に温度を、横軸に時間をプロットしてあ
る。特定のセンサが60゜（ここで゜はセ氏）の上方スレ
ッショルドレベルリミット値および30゜の下方スレッシ
ョルドレベルリミット値を有する熱電対であると仮定す
る。
このセンサは毎分20゜のレートリミット値および１゜の
デッドバンドを有するとする。
更に第２図を参照すると、時間t0の前に発電所のデータ
記憶装置１８に記憶されていたこの特定センサの温度が
57.4゜であったとする。t0でセンサ出力が走査されて5
7.5゜の温度を表示する。差は0.1゜しかなく、この差は
例えばプリセットした１゜のデッドバンドを越えていな
いので、時間t0の57.5゜の値は記憶されない。
次の走査（これは例えば５秒後でよい）でセンサ出力の
読みが58.1゜の温度を示すと、これは先に記憶された5
7.4゜の温度と比較されると差は0.7゜となるので、記憶
はされない。
時間t2では温度は58.5゜で、先に記憶された温度57.4゜
に対する差は1.1゜となるので、58.5゜の値のみならず
時間t2もデータ記憶装置18に記憶される。この58.5゜の
値は時間t3における次の59.2゜の指示値に対して先に記
憶された値となるが、差は0.9であるので、何の措置も
とられない。時間t4で、温度は60.5゜となり、この温度
は先に記憶された58.5゜の温度と比較され、２゜の差が
生じる。この２゜の値は１゜のデッドバンドを越えてい
るので、時間と温度が記憶される。更に60゜のスレッシ
ョルドレベルを越えたことになるので、発電所と診断セ
ンタとの間のデータリンクが作動され、記憶装置18内の
データすべてが即座に送信され、診断センタにあるコン
ピュータ32により診断解析を行なわれる。
スレショルドレベルを越えているので、データ収集コン
ピュータ16は新しいスレッショルドレベルをセットする
よう動作する。旧スレッショルドレベルよりも３゜高い
レベルに、すなわち63゜にセットされる。更に時間t4で
60.5゜の値を得ると、毎分20゜のレートリミット値を越
えるので、これにより記憶データを即座に送信すること
も指令される。
時間t5では、いかなるリミット値も越えていないので、
何も起こらないが、時間t6では１゜のデッドバンドを越
えているので、62゜の値のみならず時間t6も記憶され
る。
時間t7で温度が62.9゜に到達すると何も起こらないが、
時間t8では温度は63.5゜に達し、デッドバンドリミット
のみならず第２スレッショルドレベルも越えているの
で、記憶されたデータを診断センタへ即座に送信するこ
とが指令される。更にデータ収集コンピュータ16は先に
セットされたスレッショルドレベルより３゜高い66゜の
新しいスレッショルドレベルリミット値を指定する。t8
からt9にかけて、温度は0.5゜だけ増加するので、何も
起こらず、時間t10で、温度は65.2゜の値に達すると、
デッドバンドを越えるので、時間と温度が記憶される。
更に毎分20゜のレートリミット値を越えるので、データ
リンクを即座に作動し、記憶された情報の送信指令が出
される。
次の表はこれまで述べた動作を要約したものである。
これで一つの温度センサの温度が上昇する場合を示した
が、これらの原理は温度が低下する場合にも同様に適用
され、旧い下方リミット値を越えれば、新しい低リミッ
ト値がセットされる。図には温度センサの変化を示した
が、第２図に示すような５秒の走査時間に等しいか、こ
れよりも短い又は長い時間で走査できる他のセンサにも
同じ原理が適用される。
第３図に発電所におけるデータ収集コンピュータ16のオ
ペレーションのフローチャートを示す。このデータ収集
コンピュータはブロック50の実行により各種センサ出力
を走査し、これらの出力に必要な予処理、例えば信号コ
ンディショニング、正規化、平均化、デジタルアナログ
変換、工学単位の変換を行う。各センサにつきその特定
センサ出力が先に記憶された値と比較され、この特定セ
ンサに対し指定されたデッドバンドを越えているかを判
断する。判断ブロック52が示すようにデッドバンドを越
えていれば、ブロック54が示すように容量が制限された
データ記憶装置18にそのセンサの新しい値が記憶され、
デッドバンドを越えていなければ、判断ブロック56が示
すように診断作動リミット値を越えているかどうか判断
される。このリミット値は先に述べたようにスレッショ
ルドレベルのリミット値でもよいし、レートリミット値
でもよい。このプロセスはブロック54のオペレーション
の結果として記憶されたデータに基づき実行され、判断
ブロック58が示すように発電所が警告−作動ステートに
なければ、判断ブロック56で記憶データを検査し、診断
作動リミット値を越えているか判断する。
判断ブロック60は、定期的例えば１時間ごとのスケジュ
ール送信の時間であるか否か判断する。そうでなけれ
ば、プロセスはＡを通って繰返えされる。スケジュール
送信時であれば、ブロック62で示すように診断センタへ
の通信リンクがオープンされる。
診断作動リミット値を越えたことを判断ブロック56の結
果が示した場合にもこのリンクはオープンされ、この場
合ブロック64が示すようにリミット値を越えたセンサの
値および時間が記憶される。
一旦通信リンクがオープンされると、ブロック66に示さ
れるように最も最近の送信以後に記憶されたデータがす
べて解析のため診断センタに送られる。発電所が警告−
作動ステートになっていれば、ブロック54のオペレーシ
ョンの結果として記憶された新しいデータが判断ブロッ
ク58のオペレーションの結果として即座に送信される。
診断の実行が完了すると、診断センタは、発電所の状
態、発電所のオペレータの取るべき措置、行うべき変更
に関する情報を発電所へ送信する。従ってブロック68は
診断センタから受信された結果が確実に発電所のオペレ
ータ用ターミナル40に表示されるようにする。
第４図は、診断センタのコンピュータ32のオペレーショ
ンのフローチャートを示す。発電所の種類、どの発電所
が診断中であるかに応じて、ブロック80は適当な診断プ
ログラム又はエキスパートシステム用の適当なルールベ
ースが初期化されるようにする。ブロック82により示さ
れるように発電所から送信されたデータが受信され、ブ
ロック84により示されるように診断解析が実行される。
ブロック86のオペレーションにより診断解析の結果のみ
ならずセンサのデータも記憶され、判断ブロック88によ
り解析の結果警告状態を開始させるべきか否か判断され
る。データ解析結果が警告状態の開始を示していれば、
ブロック90は発電所のステートを警告−作動にセットす
る指令を出し、警告が指示されていなければ、ブロック
92が発電所ステータスを例えばOK状態、又は憂慮状態(C
oncern condition ）へセットする指令を出す。
最初コンピュータ内ではタイマーファンクションがある
が、警告−作動状態が表示されると、このタイマーはブ
ロック94が示すように所定時間、例えば15分にセットさ
れる。警告−作動ステータスが表示されなければ、この
タイマーはブロック94が示すようにゼロにセットされ
る。
診断結果は、診断センタで入手できるが、これらの結果
を特定の発電所へ送信するには、許可が与えられなけれ
ばならない。コンピュータプログラムには送信ビットを
セットでき、ブロック100 が示すようにこの送信ビット
すなわちフラグが特定の発電所にセットされていれば、
ブロック102 が示すように診断結果を発電所に送信する
ことができる。この送信信号は、発電所のステータスを
含むだけでなく、診断の結果として所定のパラメータ、
例えばデッドバンド幅又はスレッショルド又はレートリ
ミット値を変更させるインストラクションを送信でき
る。解析の結果もっと多くのデータを送る必要があり、
この場合デッドバンドを狭くしたり作動リミット値を下
げることができる。逆に診断結果により実際には何も悪
い所はなく、送られているデータが多すぎることが表示
されれば、デッドバンドを拡げ、作動レベルを上げるこ
とができる。
その特定の発電所に対して送信フラグがセットされてい
なければ、適当なインストラクションを送る前に診断セ
ンタの要員がもっと事態を検討したい場合であるかも知
れない。いずれの場合にせよ、判断ブロック104 はタイ
マーを検査し、送信フラグがゼロ又はゼロより大きい値
にセットされているかをチェックする。タイマーがゼロ
か又はすでにゼロにタイムアウトしていれば、ブロック
106 に示すように発電所との通信リンクを切ることがで
きる。タイマーがゼロでなければ、判断ブロック108 は
発電所から新しいデータが受信されたか否かを判断し、
もしそうであればブロック110 に示すようにタイマーを
セットすることにより少なくとも更に15分間リンクをオ
ープンの状態に保つ。新しいデータが受信されていなけ
れば、ブロック112 のオペレーションによりタイマーを
ディクリメントでき、新しいデータが15分間受信されな
ければ、タイマーをゼロにディクリメントし、この場合
発電所とのリンクを切る。
よって、複雑な診断解析用の手段を含む単一の診断セン
タで一つの国又は世界中に位置する一つ又は複数のプロ
セスの解析を行うことができる診断システムについて説
明した。各プラントは、診断センタに定期的スケジュー
ルで送信をするための比較的高価でないデータ収集手段
を有し、この定期スケジュールによる送信は或る特定の
状態が生じたときに中断され、或る特定のデータを即座
に送信し、データ送信及びデータ処理を最少限に抑える
と共に各プラントに対し、正確でかつタイミングのよい
診断を行なう。診断センタは遠隔地よりスケジュール送
信時間だけでなくデッドバンドおよび作動リミット値の
ような地のパラメータも変更し、システムの送信をフレ
キシブルにかつ集中的に制御する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の実施態様のブロックダイヤグラム、
第２図は典型的なプロセスのセンサの出力を示す曲線、
第３図はプロセスロケーションにあるシステムのオペレ
ーションを示すフローチャート、第４図は診断センタに
あるシステムのオペレーションを示すフローチャートで
ある。 ２……発電所 11……発電機 12……励磁機 14……送信／受信手段(I/ O) 16……データ収集コンピュータ 18……データ記憶装置 20、38……通信用インターフェース 32……診断センタのコンピュータ 34……長期データ記憶装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジエームス・クリストフアー・ベローズ アメリカ合衆国、フロリダ州、メイトラン ド フイールデイングウツド・ロード 2463 (56)参考文献 特開 昭57−162000（ＪＰ，Ａ) 実公 昭45−16007（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１ロケーションの複数のセンサを含むプ
    ロセスをモニターするための診断システムにおいて、第
    １ロケーションに設けた第１データ記憶手段と、プロセ
    スの動作状態に関連する複数のセンサ出力信号を定期的
    に走査して、前の走査の値との差が所定の大きさ以上で
    あるセンサ出力信号および各所定スレッショルド値を越
    えるセンサ出力信号を第１データ記憶手段へ入れるよう
    に動作可能な、第１ロケーションに設けた第１計算手段
    と、第２データ記憶手段および診断解析をするように動
    作可能な第２計算手段を含む、第１ロケーションから離
    隔した第２ロケーションに設けた診断センタとから成
    り、第１計算手段の制御下にある第１送信／受信手段
    は、所定スケジュール時間にデータリンクを介して診断
    センタへ前記第１データ記憶手段の内容を送信すると共
    にセンサ出力信号が所定スレッショルドを越えるか所定
    のレート・スレッショルドを越えるセンサ出力信号が発
    生するとスケジュール外の時間にデータリンクを介して
    診断センタへ前記第１データ記憶手段の内容を送信し、
    診断センタに含まれる第２送信／受信手段は第２計算手
    段が診断解析をできるように第２計算手段の制御下に第
    １ロケーションからの送信データを受信すると共にその
    解析により生じた情報をデータリンクを介して第１送信
    ／受信手段へ送信するように動作可能であり、第１送信
    ／受信手段は第２送信／受信手段からの送信情報を受信
    するように動作可能であり、第１計算手段は第２計算手
    段からのインストラクションに従って前記所定の差を変
    更するよう動作可能であり、第２送信／受信手段は診断
    解析の結果が異常状態を表示する場合、所定期間の間デ
    ータリンクをオープンに保つように動作可能であること
    を特徴とする診断システム。
  2. 【請求項２】受信した情報をディスプレイするための第
    １ロケーションに設けたディスプレイ手段を含み、第１
    および第２計算手段はそれぞれ第１および第２コンピュ
    ータ手段から成ることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載のシステム。
  3. 【請求項３】第１計算手段は旧いスレッショルドを越え
    ると新しいレベルのスレッショルド値を指定するよう動
    作可能であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載のシステム。
  4. 【請求項４】レート・スレッショルドは前記所定の差よ
    りも大きいことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
    のシステム。
  5. 【請求項５】データリンクがオープンに維持される所定
    期間は、第１データ記憶手段の内容のスケジュール送信
    間の時間よりも短いことを特徴とする特許請求の範囲第
    ４項記載のシステム。
  6. 【請求項６】データリンクがオープンに維持される所定
    期間の間に新しいデータが送信されなければデータリン
    ク手段は自動的に停止されることを特徴とする特許請求
    の範囲第５項記載のシステム。
  7. 【請求項７】診断解析の結果を第１ロケーションへ送信
    する前にまず第２ロケーションで結果をディスプレイす
    ることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載のシステ
    ム。
  8. 【請求項８】前記プロセスは発電プロセスであり、該プ
    ロセスは少なくとも一つの発電機と、該発電機に励磁電
    流を供給する励磁機と、発電機を駆動するための蒸気タ
    ービンを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
    載のシステム。
  9. 【請求項９】発電機の動作状態を測定するための複数の
    センサと、励磁機の動作状態を測定する複数のセンサ
    と、蒸気タービンの動作状態を測定する複数のセンサと
    を含むことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載のシ
    ステム。
JP60092174A 1984-04-30 1985-04-26 診断システム Expired - Lifetime JPH0652958B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US605703 1984-04-30
US06/605,703 US4517468A (en) 1984-04-30 1984-04-30 Diagnostic system and method

Publications (2)

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JPS60247712A JPS60247712A (ja) 1985-12-07
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