JPH0711473B2 - 異常検出方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、プラントやプラント使用機器の動作異常、例
えば、測定機器の異常特に計測精度の劣化を検出するた
めの異常検出方法および異常検出装置に関する。

［従来の技術］ 従来、プラントにおける各種機器の自動制御を行う場合
は、制御対象の機器に、所定の物性を測定する測定機器
を取り付けその出力信号に基き機器の動作を制御機器に
より制御することが主に行なわれている。

また、このような測定機器の故障検出は、次のように行
っている。すなわち、測定機器から出力されるセンサ信
号のレベルを上下限のしきい値と比較し、例えば測定信
号の出力がなくなったことを検出したときに、測定機器
に異常がある旨を判定する。また、測定信号が上下限し
きい値の範囲を越えたときは制御機器は異常と判定す
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来この種異常検出方法ではプラントに
用いる測定機器、例えば、温度センサや圧力センサ等や
コントロール弁などの制御機器の異常を早期に検出する
ことができない。例えば、オリフィス流量計の導圧管に
詰まりが一部に生じると、検出ゲインが低下し、センサ
信号の変動が小さくなるが、従来の検出方法では早期に
その異常の傾向を把えることができない。

また、コントロール弁がスケール等により固着した場合
もセンサ信号の変動幅が小さくなるが、従来の検出方法
では早期にその異常の傾向を把えることができない。

そこで本発明の目的は、上述の点に鑑みて、主として、
センサやコントロール弁の異常を早期に検出することの
可能な異常検出方法および装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するために、本発明方法は、検査
対象の入出力信号を一定時間にわたって入力し、当該入
力した入出力信号における一定時間内の最大変動幅を検
出し、当該検出した最大変動幅と予め定めたしきい値と
のレベル比較を行い、その比較の結果、前記最大変動幅
が前記しきい値よりも小さくなったときに前記入出力信
号に異常が発生したと判定することを特徴とする。

本発明装置は、検査対象の入出力信号を入力する入力手
段と、当該入力した入出力信号における一定時間内の最
大変動幅を検出する最大変動幅検出手段と、当該検出し
た最大変動幅と予め定めたしきい値との大小比較を行
い、比較の結果、前記最大変動幅が前記しきい値よりも
小さくなったとき前記入出力信号に異常が発生したとを
具えたことを特徴とする。

［作用］ 本発明では、センサやコントロール弁に異常が発生する
と、センサ信号またはコントロール弁に入力する制御信
号の変動幅も小さくなる場合があることに着目し、セン
サ信号の一定時間内の最大変動幅を所定しきい値と比較
することによりその異常を早期に検出する。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。

第１図は本発明実施例の基本構成を示す。

第１図において、10はセンサ信号を入力する入力手段で
ある。

20は当該入力した信号における最大変動幅を検出する最
大変動幅検出手段である。

30は当該検出した最大変動幅と予め定めたしきい値との
比較を行い、その比較の結果、前記最大変動幅が前記し
きい値よりも小さくなったときプラントに異常が発生し
たと判定する判定手段である。

第２図は本発明実施例の具体的な回路構成を示す。

第２図において、異常検出装置1000はマイクロコンピュ
ータ100,デジタル／アナログ（D/A）変換器110,表示ラ
ンプ（LED）130から構成されている。

マイクロコンピュータ100はD/A変換器110を介してデジ
タル値に変換されたオリフィス流量計のセンサ信号を入
力し、オリフィス流量計120の異常の有無の検出を行
う。

本実施例ではD/A変換器110が本発明の入力手段として動
作し、マイクロコンピュータ100が最大変動幅検出手
段，判定手段として動作する。

また、オリフィス流量計120に異常が生じたときはマイ
クロコンピュータ100がLED130を点灯させ、警告表示を
行う。

本発明の動作原理を次に説明する。

オリフィス流量計120のセンサ信号値により流体の流量
制御を行った場合、流量設定を中心にしてセンサ信号の
レベルは正常時には第４図P0−P1のように変動する。し
かし、オリフィス流量計の導圧管の一部につまりが生じ
ると、センサ信号はP1−P2の間のように変動幅が小さく
なる。このような特性に着目し、本実施例では一定時間
の間に得られたセンサ信号の最大変動幅を検出する。検
出の最大変動幅が予め定めたしきい値よりも大きい間は
オリフィス流量計120は正常と判定する。また、最大変
動幅が予め定めたしきい値よりも小さくなったときにオ
リフィス流量計120は異常と判定する。

このような異常の検出原理に基く第２図の回路動作を第
３図のフローチャートを参照して説明する。

第３図は第２図のマイクロコンピュータ100の実行する
制御手順を示し、この制御手順は実際にはマイクロコン
ピュータ100の実行可能なプログラム言語で記載され、
マイクロコンピュータ100内のリードオンリメモリ（RO
M）に予め格納されている。

電源投入に応じて、第３図の制御手順が開始される。す
なわちオペレータが計測すべき最小変動幅をしきい値と
してディップスイッチ140により指示入力すると、マイ
クロコンピュータ100は入力データを内部メモリに記憶
する（第３図のステップS10〜S20）。

制御システムの起動信号をマイクロコンピュータ100が
入力すると、センサ信号の変動幅の検出に用いる内部レ
ジスタを初期値設定する。本実施例ではセンサ信号の最
大値を記憶するレジスタ（MAX）に初期値“0"、最小値
を記憶するレジスタ（MIN）に初期値として大きい数値
たとえば10¹⁰を設定する（第３図のステップS40）。

次に、内部タイマを作動させ、内部タイマの一定時間の
計時毎に、所定数個の流量計120のセンサ信号の入力を
開始する（第３図のステップS60）。

このとき、マイクロコンピュータ100はレジスタMAXの格
納値とセンサ信号とのレベル比較を行って、センサ信号
の方が大きい場合にはセンサ信号をレジスタMAXに更新
的に記憶する（第３図のステップS71〜S72）。

また、レジスタMINとセンサ信号とのレベル比較を行っ
てセンサ信号の方が小さい場合は、センサ信号をレジス
タMINに更新的に記憶する（第３図のステップS81→S8
2）。

このようなセンサ信号のサンプリング処理およびセンサ
信号に対する比較処理を所定数回繰り返す（第３図のス
テップS60〜S90のループ処理）。

所定回数のループ処理を終了した後、マイクロコンピュ
ータ100は次回のサンプリング周期に到達するまでは他
の処理を実行する。内部タイマの計時終了信号に応じ
て、上述の処理を再び繰り返す（第３図のステップS50
〜S100のループ処理）。このようにして一定時間、すな
わち複数周期分についてセンサ信号のサンプリングおよ
びレジスタの格納値との比較処理等をマイクロコンピュ
ータ100が実行すると、この時点でレジスタMAXにはこれ
までにサンプリングしたセンサ信号の中の最大値が格納
され、レジスタMINには最小値が格納される。

そこでマイクロコンピュータ100はレジスタMAXの格納値
とレジスタMINの格納値、すなわち、センサ信号の最大
値と最小値の差をセンサ信号の最大変動幅として算出し
た後、この最大変動幅と予め入力されたしきい値Ｙとの
比較を行う。このときのマイクロコンピュータ100が本
発明の最大幅検出手段として動作する。この比較の結
果、最大変動幅がしきい値よりも小さい場合は、計測精
度が劣化したと判断し、マイクロコンピュータ100はLED
130を点灯させ、警告表示を行う（第３図のステップS11
0〜S130）。このときのマイクロコンピュータ100が本発
明の判定手段として動作する。

一方、センサ信号の最大変動幅がしきい値よりも大きい
場合には、オリフィス流量計120は正常と判断し、マイ
クロコンピュータ100は第３図のステップS40へ実行手順
を戻し、レジスタMAX,MINを初期化した後、センサ信号
の変動幅についての監視を続行する。

本発明は、上述した実施例に限られるものではなく、以
下に述べるように種々変更して実施することもできる。

１）上記実施例では異常検出装置を汎用化するために、
最大変動幅と比較するしきい値をオペレータにより入力
するようにしているが、装置の小型化，自動化を図りた
い場合には、これまでに検出したセンサ信号の最大変動
幅の所定数分の１を新しいしきい値に更新するようにし
て自動設定することもできる。

２）上述の実施例では最大変動幅算出のためにサンプリ
ングしたセンサ信号の中の最大値および最小値を検出す
るようにしているが、雑音の影響を小さくしたい場合
は、１周期の間にサンプリングしたセンサ信号の平均値
を求め、さらにこのようにして複数周期にわたって得ら
れた平均値についての最大値および最小値を検出しても
よい。

３）上記実施例ではオリフィス流量計をセンサの一例と
しているが他のセンサに本発明を適用可能なことは言う
までもない。なお、対象とするセンサが作動中に動作停
止状態となることがある場合には、上記機器に対する動
作停止信号を入力し、動作停止信号が発生している間の
警報出力を停止することにより、異常検出の誤作動を防
止することができる。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明によれば、プラント特に
センサやコントロール弁の異常を早期に検出することが
できるので、センサを用いるシステムやプラントにおい
て誤作動や故障が発生する前にセンサやコントロール弁
の修理，効果が可能となる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の基本構成を示すブロック図、 第２図は本発明実施例の具体的な回路構成を示すブロッ
ク図、 第３図は第２図のマイクロコンピュータ100の実行手順
の一例を示すフローチャート、 第４図は本発明実施例のセンサ信号の波形例を示す波形
図である。 100……マイクロコンピュータ、110……D/A変換器、120
……オリフィス流量計、130……表示灯（LED）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検査対象の入出力信号を一定時間にわたっ
   て入力し、 当該入力した入出力信号における一定時間内の最大変動
   幅を検出し、 当該検出した最大変動幅と予め定めたしきい値とのレベ
   ル比較を行い、その比較の結果、前記最大変動幅が前記
   しきい値よりも小さくなったときに前記入出力信号に異
   常が発生したと判定する ことを特徴とする異常検出方法。
2. 【請求項２】検査対象の入出力信号を入力する入力手段
   と、 当該入力した入出力信号における一定時間内の最大変動
   幅を検出する最大変動幅検出手段と、 当該検出した最大変動幅と予め定めたしきい値との大小
   比較を行い、比較の結果、前記最大変動幅が前記しきい
   値よりも小さくなったとき前記入出力信号に異常が発生
   したと判定する判定手段と を具えたことを特徴とする異常検出装置。