JP2601896B2 - Plant abnormality diagnosis system - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、化学プラント等の大規模プラントの故障お
よび異常診断に適用されるプラント異常診断システムに
係り、さらに詳しくは、診断に用いられる症状作成の改
良に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plant abnormality diagnosis system applied to failure and abnormality diagnosis of a large-scale plant such as a chemical plant, and more specifically, to a symptom used for diagnosis. Regarding improvement of the creation.
従来より、化学プラント等においては、プラントの特
定の箇所に圧力計、流力計等の各種計器を装着し、これ
ら計器より得られるプロセス値である測定データ等に基
づいてプラントの運転状態を監視し、必要に応じて警報
を発するシステムが知られている。2. Description of the Related Art Conventionally, in a chemical plant, etc., various instruments such as a pressure gauge and a hydrodynamic gauge are attached to specific locations of the plant, and the operation state of the plant is monitored based on measurement data, which is a process value obtained from these instruments. A system that issues an alarm when necessary is known.
このようなシステムにおける警報等の発生条件として
は、プロセス値に対するしきい値を固定的に設定し、前
記プロセス値がしきい値から逸脱したことを検出した場
合を設定するのが一般的に知られている。It is generally known that a condition for generating an alarm or the like in such a system is such that a threshold value for a process value is fixedly set and a case where the process value is detected to deviate from the threshold value is set. Have been.
しかしながら、このような方法によれば、プロセスに
異常が発生し、その影響によるプロセスの擾乱が広がっ
ていくに伴い、発生する警報数も増大し、プロセスに何
が発生しており、また、その原因が何であるかを知得す
ることはオペレータにとって必ずしも容易でないという
問題があった。However, according to such a method, an abnormality occurs in the process, and as the disturbance of the process due to the influence of the abnormality spreads, the number of alarms generated also increases, what is occurring in the process, and There is a problem that it is not always easy for an operator to know what the cause is.
そこで、本発明者達は、鋭意研究の結果、プラントに
異常が発生したときにその種類と原因とが容易にオペレ
ータに提示できるプラント異常診断装置を提案した(実
願昭63−96202号)。この診断装置は、プラントに故障
等が発生しているという仮説と、この仮説が発生してい
る場合に現れる症状との対応関係が症状毎に分類された
知識メモリを設け、この知識メモリの記述内容とプラン
トで現実に発生している症状等との対応関係を診断部で
比較して前記仮説の発生の有無を診断し、その結果を表
示するというものである。The present inventors have assiduously studied and have proposed a plant abnormality diagnosis apparatus capable of easily presenting the type and cause of an abnormality to the operator when an abnormality occurs in the plant (Japanese Utility Model Application No. 63-96202). This diagnostic apparatus is provided with a knowledge memory in which a correspondence between a hypothesis that a failure or the like has occurred in a plant and a symptom that appears when the hypothesis has occurred is classified for each symptom. A diagnostic unit compares the correspondence between the contents and the symptoms and the like that are actually occurring in the plant, diagnoses whether or not the hypothesis has occurred, and displays the result.
このような診断装置によれば、物理的変化により当然
に現れると考えられる異常とその原因、あるいは経験的
に認められる異常とその原因等を知識メモリに記憶させ
ておくことにより、プラント各部における異常診断を個
々にかつ明確に行うことができるという利点がある。According to such a diagnostic apparatus, the abnormality and its cause considered to be naturally caused by a physical change or the abnormality and its cause empirically recognized are stored in the knowledge memory, so that the abnormality in each part of the plant can be performed. The advantage is that the diagnosis can be made individually and clearly.
また、本発明者達は、時々刻々と変化するプラントの
運転状態に応じて、また、変化の確率等を統計的に求め
る等の手段を講じて前記基準値を平均値として決定する
とともに、これに基づいて許容範囲を決定してプラント
の異常兆候を検知する装置を既に提案している(特願昭
63−250596号)。In addition, the present inventors determine the reference value as an average value in accordance with the operating state of the plant that changes from moment to moment, and by taking measures such as statistically obtaining the probability of change, etc. Has already proposed a device that determines the allowable range based on data and detects signs of plant abnormalities.
63-250596).
これによれば、プラントの特定点における物理量が所
定の許容範囲にあるか否かを判断するための基準値とし
て、所定時間間隔毎に求められる平均値を用い、この平
均値を基準として設定される許容範囲に前記物理量の値
が属するか否かを判断することができ、プロセスの長期
的変動等に対応した異常兆候の検出が可能となった。According to this, as a reference value for determining whether a physical quantity at a specific point of a plant is within a predetermined allowable range, an average value obtained at predetermined time intervals is used, and this average value is set as a reference. It is possible to judge whether or not the value of the physical quantity belongs to an allowable range, and it is possible to detect an abnormal sign corresponding to a long-term variation of the process.
しかしながら、プラントの異常診断を高精度に行うた
めには、知識メモリに記憶される仮説と症状の対応関係
を単に作成するというだけでは必ずしも十分ではない点
に留意しなければならない。つまり、診断部に入力され
る異常等の症状を示すプロセス値、すなわち測定データ
自体に高い信頼性がなければならないという点も考慮す
る必要があるということである。However, it must be noted that simply making the correspondence between the hypothesis stored in the knowledge memory and the symptom is not always enough to perform the abnormality diagnosis of the plant with high accuracy. In other words, it is necessary to take into consideration that the process value indicating a symptom such as an abnormality input to the diagnosis unit, that is, the measurement data itself must have high reliability.
例えば、プラントの特定点における物理量の値は、当
該特定点の性質上、ある一定の許容幅をもって物理量の
値の変動が許容される場合が多い。このような許容幅は
ある基準値に基づいて決定されるものであるが、この基
準値を前述のようなしきい値として固定的に設定する
と、プラントの運転条件の変更、あるいは外気温の変化
等に起因した本来許容されるべき変動をも異常等の症状
として診断部に出力してしまい、誤った診断を実行する
場合がある。For example, the value of a physical quantity at a specific point of a plant is often allowed to fluctuate with a certain allowable width due to the nature of the specific point. Such an allowable range is determined based on a certain reference value. However, if this reference value is fixedly set as the above-mentioned threshold value, a change in plant operating conditions, a change in outside temperature, etc. In some cases, fluctuations that should be originally permitted due to the above are output to the diagnosis unit as symptoms such as abnormalities, and erroneous diagnosis may be executed.
そこで、本発明は、前記既提案のプラント異常診断装
置の利点と異常兆候検知装置の利点とを結合することが
できれば、異常診断を行うための症状の信頼性を飛躍的
に向上させることができる点に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、プラントの異常等の症状
を示す診断用症状を、プラントの運転条件等に対応して
求めてこれを出力し、これに基づいて異常診断を行うこ
とにより診断結果の高い信頼性が得られるとともに、無
用の診断を回避することのできるプラント異常診断シス
テムを提供することにある。Therefore, the present invention can dramatically improve the reliability of symptoms for performing abnormality diagnosis if the advantages of the above-described proposed plant abnormality diagnosis device and the advantages of the abnormality sign detection device can be combined. The purpose of the purpose is to obtain a diagnostic symptom indicating a symptom such as a plant abnormality in accordance with the operating conditions of the plant and output this, and based on this, It is an object of the present invention to provide a plant abnormality diagnosis system that can obtain high reliability of a diagnosis result by performing abnormality diagnosis and can avoid unnecessary diagnosis.
前記目的を達成するため、本発明に係るプラント異常
診断システムは、プラントの特定点の物理量を計測する
計測手段と、予め定めた一定時間毎にそれ以前の時間区
画中に計測された前記物理量の平均値を求める平均値計
算機と、前記物理量と前記平均値との差の存在範囲を統
計的に求めてこの存在範囲に基づいて前記物理量を正常
とみなしうる範囲を示す前記物理量と前記平均値との差
の許容範囲を決定する許容範囲計算機と、現時点での前
記物理量とそれ以前の前記時間区画中に計測された前記
物理量の平均値との差が前記許容範囲を超えたか否かを
診断用症状信号として出力する比較手段とを含む異常兆
候検知手段と、前記診断用症状信号とともに予め設定さ
れた異常等の検知用情報を入力してプラントの異常等を
診断する診断部とを備えたことを特徴として構成されて
いる。In order to achieve the above object, a plant abnormality diagnosis system according to the present invention includes a measurement unit that measures a physical quantity at a specific point of a plant, and a physical quantity measured during a time interval before that at predetermined time intervals. The average value calculator for calculating the average value, the physical quantity and the average value indicating a range in which the physical quantity can be considered normal based on the existence range of the difference between the physical quantity and the average value and statistically obtained. An allowable range calculator that determines an allowable range of the difference between the physical quantity at the present time and the average value of the physical quantities measured during the previous time section during the time section. Abnormality sign detection means including comparison means for outputting as a symptom signal, and a diagnosis unit for diagnosing a plant abnormality or the like by inputting detection information such as a predetermined abnormality together with the diagnosis symptom signal. And it is configured as a feature that there was e.
本発明によれば、プラントの特定点の物理量は計測手
段により計測される。この計測値は平均値計算機に逐次
出力され、当該平均値計算機は入力された計測値に基づ
いて所定周期で平均値を求める。前記計測値および平均
値は比較手段に入力されて計測値と平均値との差が求め
られるとともに、この差が許容範囲計算機により決定さ
れた許容範囲にあるか否かが判断され、その結果が診断
用症状信号として比較手段から診断部に出力される。診
断部に入力された新診断用症状は、異常等の検知用情報
と比較対照されて、異常発生の有無が診断される。According to the present invention, the physical quantity at a specific point of the plant is measured by the measuring means. The measured values are sequentially output to an average calculator, and the average calculator calculates an average value in a predetermined cycle based on the input measured values. The measured value and the average value are input to the comparing means to determine a difference between the measured value and the average value, and it is determined whether or not the difference is within an allowable range determined by an allowable range calculator, and the result is determined. The comparison means outputs the symptom signal for diagnosis to the diagnosis unit. The new diagnostic symptom input to the diagnostic unit is compared with information for detecting abnormality or the like, and the presence / absence of abnormality is diagnosed.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図には本発明に係るプラント異常診断システムの
ブロック構成が示されている。この図において、異常兆
候検知手段1はプラントの特定点の物理量を測定する圧
力計、流量計のセンサ2と、このセンサ2の出力を入力
として前記物理量の平均値を求める平均値計算機3と、
この平均値計算機3の出力および前記センサ2の出力を
それぞれ入力とし、これらを所定処理して診断用症状信
号を出力する比較手段4とを備えている。FIG. 1 shows a block configuration of a plant abnormality diagnosis system according to the present invention. In this figure, an abnormal sign detecting means 1 includes a pressure gauge for measuring a physical quantity at a specific point of a plant, a sensor 2 of a flow meter, an average value calculator 3 for receiving an output of the sensor 2 to obtain an average value of the physical quantity,
A comparison means 4 is provided which receives the output of the average calculator 3 and the output of the sensor 2 as inputs, performs predetermined processing on these, and outputs a diagnostic symptom signal.
前記平均値計算機3は、例えば予め定めた一定時間毎
に、その直前の時間区間中の物理量の平均値を計算する
ように構成されている。また、比較手段4は、前記セン
サ2からのプラント特定点における物理量と平均値計算
機3からの平均値との差を求める減算器5と、この減算
器5により求められた差を、許容範囲設定器6を介して
予め設定された許容範囲に属するか否かを判断し、その
結果を診断用症状信号として次段の診断部8に出力する
比較器7とを含んで構成されている。この際、前記平均
値計算機3によって計算された平均値が物理量の基準値
とみなされている。The average calculator 3 is configured to calculate an average value of physical quantities in the immediately preceding time interval, for example, at predetermined intervals. Further, the comparing means 4 includes a subtracter 5 for calculating a difference between the physical quantity at the plant specific point from the sensor 2 and the average value from the average value calculator 3, and sets the difference obtained by the subtractor 5 to an allowable range. And a comparator 7 for judging whether or not it belongs to a preset allowable range via a detector 6 and outputting the result as a diagnostic symptom signal to a diagnostic section 8 at the next stage. At this time, the average value calculated by the average value calculator 3 is regarded as a reference value of the physical quantity.
なお、前記平均値計算機3には必要に応じてリセット
信号が投入されるように設けられており、これによりプ
ラントの運転条件等が変更されたときに生ずる物理量の
変化に対応し得るようになっている。Note that the average value calculator 3 is provided so that a reset signal is supplied as necessary, so that it can cope with a change in a physical quantity that occurs when the operating condition of the plant or the like is changed. ing.
前記診断部8は、比較器7から出力された診断用症状
信号を入力し、知識メモリ9に記憶された異常等の検知
用情報と比較対照して異常診断を行うもので、その結果
は出力表示部10に表示される。The diagnostic unit 8 receives the diagnostic symptom signal output from the comparator 7 and compares and compares the diagnostic symptom information with information for detecting abnormality or the like stored in the knowledge memory 9. It is displayed on the display unit 10.
前記異常等の検知用情報は、プラントに故障もしくは
異常状態が発生しているという仮説とこの仮説が発生し
ている場合に現れる症状との対応関係を、各仮説に対す
る症状の出現あるいは検知可能性の強さ、および出現し
ない症状毎に分類されたものである。従って、診断部8
においては、異常兆候検知手段1から出力された症状を
示す診断用症状信号を入力し、入力された症状の発生形
態と、発生していない症状の情報と、前記知識メモリ9
に記憶されている仮説と症状発生形態との関係、および
発生しない症状との関係を照らし合わせることにより個
々の仮説が実際に発生しているかどうかを診断すること
ができる。The information for detecting an abnormality or the like is a correspondence between a hypothesis that a failure or an abnormal state has occurred in a plant and a symptom that appears when this hypothesis has occurred. Are classified according to the strength and the symptoms that do not appear. Therefore, the diagnostic unit 8
In the above, a diagnostic symptom signal indicating a symptom output from the abnormal sign detection means 1 is input, and information on the occurrence form of the input symptom, information on the symptom not occurring, and the knowledge memory 9
By comparing the relationship between the hypothesis and the symptom occurrence mode and the relationship with the symptom that does not occur, it is possible to diagnose whether each hypothesis actually occurs.
なお、前記知識メモリ9における分類基準の中で「出
現あるいは検知可能性」というのは、異常発生によるプ
ロセス値の擾乱がそれを検出できる程度に大きいかどう
か、あるいは異常発生から症状出現までに大きな時間的
遅れ等が発生せず、その症状を診断に使用するのが適当
であるかどうかを表す指標であって、例えば出現あるい
は検知可能性がより高いと分類された症状は、それらが
検知されることにより「対応する仮説が発生している」
という診断部8における判断に結びつき、逆に検知され
ないことによって「対応する仮説が発生していない」と
いう診断部8における判断に結びつく。The term “appearance or detectability” in the classification criterion in the knowledge memory 9 refers to whether the disturbance of the process value due to the occurrence of the abnormality is large enough to detect it, or large from the occurrence of the abnormality to the appearance of the symptoms. This is an index indicating whether it is appropriate to use the symptom for diagnosis without time delay, etc.For example, symptoms that are classified as appearing or more likely to be detected are not detected. "A corresponding hypothesis has occurred"
Is not detected, and conversely, the fact that no corresponding hypothesis has occurred is linked to the determination by the diagnostic unit 8 that no corresponding hypothesis has occurred.
また、出現あるいは検知可能性がより低いと分類され
た症状は、それらが検知されることにより「対応する仮
説が発生している」という診断部8における判断に結び
つくが、検知されなかったからといって、「対応する仮
説が発生していない」という診断部8における判断には
結びつかない。Symptoms that have been classified as having a lower appearance or lower detectability lead to a determination in the diagnosis unit 8 that “the corresponding hypothesis has occurred” when they are detected, but are not detected because they were not detected. Therefore, this does not lead to the determination in the diagnosis unit 8 that “the corresponding hypothesis has not occurred”.
さらに、知識メモリ9における分類基準の中で「出現
しない症状」というのは、仮説の影響で症状が発生する
ことがプラントの物理的性質から考えられないことを表
し、出現しない症状であると分類された症状は、それが
検知されることにより「対応する仮説が発生していな
い」という診断部8における判断に結びつく。Further, the “non-appearing symptom” in the classification criteria in the knowledge memory 9 indicates that the occurrence of a symptom under the influence of a hypothesis is not considered from the physical properties of the plant, and is classified as a non-appearing symptom. The detected symptom leads to a determination in the diagnosis unit 8 that “the corresponding hypothesis has not occurred” by detecting the symptom.
このように、プラントに故障もしくは異常状態が発生
しているという仮説とこの仮説が発生している場合に現
れる症状との対応関係を各仮説に対する症状の出現ある
いは検知可能性の強さおよび出現しない症状毎に分類し
て知識メモリ9に記憶しておき、プラントで現在発生し
ている症状を前記診断部8に入力し、前記知識メモリ9
の記述内容を参照して個々の仮説が発生しているか否か
を診断することにより、異常発生の種類と原因を運転員
に提示することができ、症状の出現可能性が異なる場合
でも症状の分類に応じた適切な判断を行うことが可能と
なる。In this way, the correspondence between the hypothesis that a failure or abnormal state has occurred in the plant and the symptom that appears when this hypothesis has occurred indicates the strength of the symptom or the detectability of each hypothesis and does not appear. The symptoms are classified for each symptom and stored in the knowledge memory 9, and the symptom presently occurring in the plant is input to the diagnosis section 8, and the knowledge memory 9 is stored.
By diagnosing whether each hypothesis has occurred or not by referring to the description contents, it is possible to present the type and cause of the abnormality occurrence to the operator. It is possible to make an appropriate determination according to the classification.
次に、前記実施例を具体的な適用例に基づいてさらに
詳述する。Next, the embodiment will be described in more detail based on specific application examples.
第2図には、化学プラントで用いられるタンクの液面
制御系が示されている。この図において、流入管10の途
中には当該流入管10内を流れる液体の流量を測定する流
入流量計11および前記流量を調節する流入調節弁12が配
置されている。流入調節弁12を介してタンク13内に流入
した液体の液位は、液位調節計14で調節されるととも
に、この液位調節計14は液位が設定値に保たれるように
前記流入調節弁12に制御信号を出力するように構成され
ている。前記タンク13の底部側からは流出管15が延出さ
れ、この流出管15には液体の流量を調節する流出調節弁
16および前記流出管15の流量を測定して流量が設定値に
保たれるように流出調節弁16に制御信号を出力する流出
流量計17が設けられている。なお、第2図中、符号18,1
9は、液位調節計14および流出流量計17のそれぞれの設
定器であり、また、前記流出流量計11を始めとした各計
器が第1図に示した異常兆候検知手段1を構成するセン
サ2に対応するものである。FIG. 2 shows a liquid level control system of a tank used in a chemical plant. In this figure, an inflow flow meter 11 for measuring a flow rate of a liquid flowing in the inflow pipe 10 and an inflow control valve 12 for adjusting the flow rate are arranged in the middle of the inflow pipe 10. The liquid level of the liquid that has flowed into the tank 13 via the inflow control valve 12 is adjusted by a liquid level controller 14, and the liquid level controller 14 controls the liquid level so that the liquid level is maintained at a set value. It is configured to output a control signal to the control valve 12. An outflow pipe 15 extends from the bottom side of the tank 13 and has an outflow control valve for adjusting the flow rate of the liquid.
An outflow flow meter 17 for measuring the flow rate of the outflow pipe 16 and the outflow pipe 15 and outputting a control signal to the outflow control valve 16 so that the flow rate is maintained at a set value is provided. Incidentally, in FIG.
Reference numeral 9 denotes a setting device for each of the liquid level controller 14 and the outflow flow meter 17, and each of the meters including the outflow flow meter 11 constitutes an abnormal sign detecting means 1 shown in FIG. This corresponds to 2.
このような構成により、プラントの症状としては次の
ような例を挙げることができる。With such a configuration, the following examples can be given as symptoms of the plant.
I.流入流量計11の指示値が高い。I. The indicated value of the inflow flow meter 11 is high.
II.流入流量計11の指示値が低い。II. The indicated value of the inflow flow meter 11 is low.
III.液位調節計14の液位指示値が高い。III. The liquid level indicator of the liquid level controller 14 is high.
IV.液位調節計14の液位指示値が低い。IV. The liquid level reading of the liquid level controller 14 is low.
V.液位調節計14の制御信号が高い(この場合流入調節弁
12は開側に操作される)。V. The control signal of the liquid level controller 14 is high (in this case, the inflow control valve
12 is operated to the open side).
VI.液位調節計14の制御信号が低い(この場合流入調節
弁12は閉側に操作される)。VI. The control signal of the liquid level controller 14 is low (in this case, the inflow control valve 12 is operated to the closed side).
VII.液位推算値から液位調節計14の指示値を減じた値が
高い。VII. The value obtained by subtracting the indicated value of the liquid level controller 14 from the estimated liquid level is high.
ここで、「液位推算値」とは、流入流量計11の指示値
と流出流量計17の指示値との差を時間的に積分計算して
タンク13内の液体保有量を推算し、タンク13の幾何学的
形状からその液体保有量に相当するタンク13内の液位を
推算するものである。この際、液位推算値は流入流量計
11の指示値と流出流量計17の指示値とを減算する減算
器、この減算器の値を積分する積分器、および液位を推
算するための演算器等を介在させることにより求めら
れ、この出力をセンサ2の入力値とすることができる。
なお、液位推算値は、下式で表される。Here, the `` estimated liquid level value '' is a time-integrated calculation of the difference between the indicated value of the inflow flow meter 11 and the indicated value of the outflow flow meter 17 to estimate the liquid holding amount in the tank 13, and The liquid level in the tank 13 corresponding to the liquid holding amount is estimated from the 13 geometric shapes. At this time, the estimated liquid level is
This is obtained by interposing a subtractor for subtracting the indicated value of 11 and the indicated value of the outflow flow meter 17, an integrator for integrating the value of the subtractor, and an arithmetic unit for estimating the liquid level. The output can be an input value of the sensor 2.
The estimated liquid level is represented by the following equation.
ここで、Lg(t):液位推算値、t:時間、FI(t):
流入流量計11の指示値、FC(t):流出流量計17の指示
値、MO:タンク13の液体保有量の時刻ゼロにおける値、
T:現在時刻、LM:タンク13内の液体保有量とその幾何学
的形状からタンク13の液位を求める関数(単調増加関
数)である。 Here, Lg (t): estimated liquid level, t: time, FI (t):
Indicated value of inflow flow meter 11, FC (t): indicated value of outflow flow meter 17, M O : value of liquid holding amount in tank 13 at time zero,
T: current time, LM: a function (monotonically increasing function) for obtaining the liquid level in the tank 13 from the liquid holding amount in the tank 13 and its geometric shape.
VIII.液位推算値から液位調節計14の指示値を減じた値
が低い。VIII. The value obtained by subtracting the indicated value of the liquid level controller 14 from the estimated liquid level is low.
IX.流入量推算値から流入流量計11の指示値を減じた値
が高い。IX. The value obtained by subtracting the indicated value of the inflow flow meter 11 from the estimated inflow amount is high.
ここで「流入推算値」とは、流入調節弁12の開度と流
入管10を流れる液体の流量との物理量的関係により推算
した値で、前記液位推算値を求める場合と同じように、
センサ2に前置される演算器等により求めることができ
る。また、前記流入調節弁12の開度は液位調節計14の操
作信号により代替される。なお、流入量推算値は下式で
与えられる。Here, the `` estimated inflow value '' is a value estimated based on a physical quantity relationship between the opening degree of the inflow control valve 12 and the flow rate of the liquid flowing through the inflow pipe 10, and is the same as in the case of obtaining the estimated liquid level,
It can be obtained by an arithmetic unit or the like provided before the sensor 2. Further, the opening degree of the inflow control valve 12 is replaced by an operation signal of the liquid level controller 14. The estimated value of inflow is given by the following equation.
ここで、FIg:流入量推算値、Mi:流入調節弁12を操作
する操作信号,Cvi(Mi):流入調節弁12の流量係数(流
量係数は操作信号の関数になり、単調増加関数であ
る)、dpi:流入調節弁12の圧力差(ここでは一定と仮
定)である。 Here, FIg: estimated value of inflow amount, Mi: operation signal for operating the inflow control valve 12, Cvi (Mi): flow coefficient of the inflow control valve 12 (the flow coefficient is a function of the operation signal and is a monotonically increasing function. ), Dpi: pressure difference of the inflow control valve 12 (assumed constant here).
X.流入量推算値から流入流量計11の指示値を減じた値が
低い。X. The value obtained by subtracting the indicated value of the inflow flow meter 11 from the estimated inflow amount is low.
なお、以上に例示した症状項目I〜Xはあくまで一例
であって、症状として取り上げる項目は限定的なもので
はなく、後述する知識の記述方法によって種々の症状項
目が必要に応じて選定されることは勿論である。The symptom items I to X exemplified above are merely examples, and the items taken up as symptoms are not limited, and various symptom items may be selected as necessary according to a knowledge description method described later. Of course.
本実施例においては、診断の対象となる異常原因の仮
説を次のように想定する。In the present embodiment, a hypothesis of an abnormal cause to be diagnosed is assumed as follows.
流入流量計11の高誤指示(実際に流入管10を通過して
いる流量よりも多く指示) 流入流量計11の低誤指示(実際に流入管10を通過して
いる流量よりも低く指示) 流入管10の閉塞 液位調節計14の高誤指示(実際の液位よりも高く指
示) 液位調節計14の低誤指示(実際の液位よりも低く指
示) タンク13の漏洩 また、発生形態による症状の分類を第3図のように想
定し、前記の仮説について知識メモリ9におけるそれぞ
れの異常発生に伴う症状発生の対応関係の知識と、その
根拠を説明する。なお、以下の説明では第3図に示した
分類記号と症状番号を使用して個々の仮説について順次
説明するが、発生しない症状分類については分類記号A,
B,C以外のもの全てとした。また、この他にも他の仮説
との弁別のために必要最小限の症状をDに分類する方法
等が種々考えられることは勿論である。第4図には結論
として得られた知識が示され、それぞれ第5図〜第9図
には各仮説〜の知識例がそれぞれ示されている。Incorrect indication of inflow flowmeter 11 (indicated more than actual flow through inflow pipe 10) Incorrect indication of inflow flowmeter 11 (indicated lower than actual flow through inflow pipe 10) Blockage of the inflow pipe 10 High error indication of the liquid level controller 14 (indicated higher than the actual liquid level) Low error instruction of the liquid level controller 14 (indicated lower than the actual liquid level) Leakage of the tank 13 Assuming the classification of the symptom according to the form as shown in FIG. 3, the knowledge of the correspondence relation of the symptom occurrence associated with each abnormality occurrence in the knowledge memory 9 and the basis thereof will be described for the above-mentioned hypothesis. In the following description, each hypothesis will be described in order using the classification symbol and the symptom number shown in FIG. 3, but the classification symbol A,
All except B and C. In addition, it goes without saying that various methods of classifying the minimum necessary symptoms into D for discrimination from other hypotheses can be considered. FIG. 4 shows knowledge obtained as a conclusion, and FIGS. 5 to 9 show examples of knowledge of each hypothesis.
従って、このような実施例によれば、診断部8に入力
される診断用パターンを求めるに際し、異常兆候検知手
段1での処理が、安定状態からの偏差に対してのみ、つ
まり固定値を用いることなく許容範囲を設定することが
できるから、許容範囲を狭く設定することが可能とな
り、異常によって生じた物理量の変動が許容範囲を逸脱
するまでの時間を短縮することができる。また、安定状
態における物理量の基準値としての平均値が長期的なプ
ロセスの変動に対応し得るので、プロセス変動に対して
柔軟に対応することができるとう効果がある。Therefore, according to such an embodiment, when the diagnostic pattern input to the diagnostic unit 8 is obtained, the processing by the abnormal sign detecting means 1 uses only a fixed value, that is, a deviation from a stable state. Since the allowable range can be set without setting the allowable range, it is possible to set the allowable range narrow, and it is possible to shorten the time required for the fluctuation of the physical quantity caused by the abnormality to deviate from the allowable range. Further, since the average value of the physical quantity in the stable state as a reference value can correspond to a long-term process variation, there is an effect that the process variation can be flexibly dealt with.
このように、異常兆候検知手段1で得られる診断用症
状信号を容易かつ正確に把握することが可能となり、こ
れを診断部8での診断に用いる構成としているから、そ
の診断結果に高い信頼性を置くことができるとともに、
プラントの運転状態の監視をより有効に実行でき、しか
も、オペレータが異常診断結果に対応して取るべき必要
な点検、保守作業も正確かつ迅速に行うことができる。As described above, it is possible to easily and accurately grasp the diagnostic symptom signal obtained by the abnormal sign detecting means 1 and to use the diagnostic symptom signal for the diagnosis by the diagnosis unit 8, so that the diagnosis result has high reliability. Can be placed,
Monitoring of the operation state of the plant can be performed more effectively, and the necessary inspection and maintenance work that the operator should take in response to the result of the abnormality diagnosis can be performed accurately and quickly.
さらに、平均値計算機3にはリセット信号を投入可能
とし、当該リセット信号が投入された時点から物理量の
平均値を計算しなおすよう構成したから、プラントの運
転条件の変更等、人為的な要因で前記物理量の安定値が
変位した場合でもこれに対応することが可能である。Furthermore, since a reset signal can be input to the average value calculator 3 and the average value of the physical quantity is recalculated from the time when the reset signal is input, the average value calculator 3 may be changed due to an artificial factor such as a change in plant operating conditions. Even when the stable value of the physical quantity is displaced, it is possible to cope with this.
なお、前記実施例における異常兆候検知手段は必ずし
も第1図構成例に限定されるものでなく、例えば、第10
図ないし第13図に示される構成であってもよい。Note that the abnormal sign detection means in the above embodiment is not necessarily limited to the configuration example in FIG.
The configuration shown in FIG. 13 to FIG. 13 may be used.
第10図における異常兆候検知手段1Aは、平均値計算機
3にホールド回路20を設けた点が前記実施例と異なって
いる。このホールド回路20は、計測値と平均値との差が
許容範囲を逸脱した場合に、その直前区間中における物
理量の平均値を更新しないように機能するものである。The abnormality sign detecting means 1A in FIG. 10 is different from the above embodiment in that the hold circuit 20 is provided in the average value calculator 3. When the difference between the measured value and the average value deviates from the allowable range, the hold circuit 20 functions so as not to update the average value of the physical quantities in the immediately preceding section.
従って、このような異常兆候検知手段1Aを用いた場合
には、前記物理量の安定値のみに基づいて平均値を求め
ることが可能となり、より信頼性の高い診断用症状信号
を得ることができるという効果が付加できる。Therefore, when such an abnormal sign detection means 1A is used, an average value can be obtained based only on the stable value of the physical quantity, and a more reliable diagnostic symptom signal can be obtained. An effect can be added.
また、第11図における異常兆候検知手段1Bは、センサ
2で計測された物理量と、平均値計算機3により計算さ
れた物理量の平均値との差、すなわち偏差の存在範囲を
統計的に求めるところに特徴を有するものである。その
ため、平均値計算機3と比較器7との間には許容範囲計
算機21が併設されている。In addition, the abnormal sign detection means 1B in FIG. 11 statistically calculates the difference between the physical quantity measured by the sensor 2 and the average value of the physical quantity calculated by the average value calculator 3, that is, the range in which the deviation exists. It has features. Therefore, an allowable range calculator 21 is provided between the average calculator 3 and the comparator 7.
この変形例において、前記変化のばらつきが正規分布
に従うと仮定した場合、次式より統計的に偏差の存在範
囲を決定することができる。In this modified example, assuming that the variation of the change follows a normal distribution, the existence range of the deviation can be statistically determined from the following equation.
ここで、 X(i):物理量の時点iでの計測値 N:対象とする物理量の標本数 m:物理量の平均値 σ:Xの標準偏差 A:偏差の許容範囲 である。 Here, X (i): the measured value of the physical quantity at the time point i: N: the number of samples of the physical quantity to be processed m: average value of the physical quantity σ: standard deviation of X A: allowable range of deviation.
Xの分布を正規分布と仮定するとA=±3σにとって
おけば、この範囲に99%以上の確率で偏差が存在するの
で、許容範囲としてこのAの値を使用しておけば、より
簡単に異常を検出することができる。Assuming that the distribution of X is a normal distribution, if A = ± 3σ, there is a deviation in this range with a probability of 99% or more. Therefore, if the value of A is used as an allowable range, abnormalities can be more easily detected. Can be detected.
また、偏差の許容範囲を自動的に決定することもでき
るとともに、通常運転時の値からの変動の許容幅につい
ての決定を自動的かつ極めて容易に行うことができ、許
容範囲の設定に要求される多くの時間と労力を飛躍的に
軽減することができる。In addition, the allowable range of the deviation can be automatically determined, and the determination of the allowable range of the variation from the value at the time of the normal operation can be automatically and extremely easily performed. Much time and effort can be dramatically reduced.
さらに、第12図に示される異常兆候検知手段1Cは、前
記物理量の平均値との偏差が予め決定された時間だけ連
続して許容範囲を逸脱したことを条件に異常と見做して
これを出力するよう構成したものであり、比較手段4Aに
はタイマ22が内蔵されている。Further, the abnormality sign detecting means 1C shown in FIG. 12 considers this as an abnormality on condition that the deviation from the average value of the physical quantity continuously deviates from the allowable range for a predetermined time. The timer is built in the comparing means 4A.
このタイマ22は、比較器7より許容範囲を逸脱したこ
とを示す信号が入力されるときにタイミングをカウント
し、所定時間偏差が連続したときに異常が認められると
いう診断用症状信号を比較器7から出力するように構成
されている。The timer 22 counts the timing when a signal indicating the deviation from the allowable range is input from the comparator 7, and outputs a diagnostic symptom signal indicating that an abnormality is recognized when the deviation continues for a predetermined time. It is configured to output from.
このような変形例によれば、物理量の計測値変化が偶
発的なノイズ等の外乱に起因したものである場合でも、
これを明確に識別でき、無用な混乱を生じさせることが
ないという効果をさらに付加することができる。According to such a modification, even when the measured value change of the physical quantity is caused by disturbance such as accidental noise,
This can be clearly identified, and the effect that unnecessary confusion does not occur can be further added.
また、第13図に示される異常兆候検知手段1Dは、平均
値計算機3さらには許容範囲計算機21に人為的にリセッ
ト信号が投入できるように構成され、これらのリセット
信号をそれぞれ受け取ったときからの物理量を使用して
平均値および許容範囲を計算してこれを更新するように
したところに特徴があるものである。Further, the abnormal sign detection means 1D shown in FIG. 13 is configured so that reset signals can be artificially input to the average value calculator 3 and further to the allowable range calculator 21. The feature is that the average value and the allowable range are calculated using the physical quantity and updated.
従って、このような変形例によれば、人為的に変化さ
せられた安定点における物理量の平均値と偏差とを新た
に計算させることができるとともに、運転条件に応じた
偏差の存在範囲を自動的に決定することができ、各種プ
ラントにおける幅広い適用性を有する異常検知を行うこ
とができるという効果がある。Therefore, according to such a modified example, it is possible to newly calculate the average value and the deviation of the physical quantity at the artificially changed stable point, and to automatically determine the existence range of the deviation according to the operating conditions. And an abnormality detection having a wide applicability in various plants can be performed.
なお、前記実施例ならびに変形例の説明において、セ
ンサ1は、流量計、圧力計等であるとして例示したが、
本発明は広くプラントに用いられる各種計装に適用可能
である。In the description of the embodiment and the modification, the sensor 1 is exemplified as a flow meter, a pressure gauge, and the like.
The present invention is applicable to various instrumentation widely used in plants.
また、異常兆候検知手段は計測を行うべきプラント特
定点の特性等に応じて前述の装置を適宜使い分けたり、
あるいは組み合わせて用いる構成としてもよい。さら
に、前記知識メモリ9は、仮説とこの仮説が発生してい
る場合に現れる症状との対応関係が、プラントの条件毎
に分類して記憶されたものを用いることもでき、この場
合、診断部8は知識メモリの記述内容のうち、現在の条
件に最も合致した対応関係を選び出して異常診断を行う
ようにすればよく、このような場合には、異常診断の適
用範囲をさらに拡大できる上、より綿密な診断を実現す
ることができる。In addition, the abnormal sign detection means may appropriately use the above-described device according to the characteristics of the plant specific point to be measured or the like,
Alternatively, it may be configured to be used in combination. Further, the knowledge memory 9 may use a relationship in which a hypothesis and a symptom appearing when the hypothesis occurs are classified and stored for each plant condition. Reference numeral 8 may be such that the correspondence that best matches the current condition is selected from the description contents of the knowledge memory to perform the abnormality diagnosis. In such a case, the application range of the abnormality diagnosis can be further expanded. More elaborate diagnosis can be realized.
以上説明したように、本発明によれば、プラントの異
常等の症状を示す診断用症状を、プラントの運転条件等
に対応して求めてこれを出力し、これに基づいて異常診
断を行うことにより診断結果の高い信頼性が得られると
ともに、無用の診断を回避することのできるプラント異
常診断システムを提供できるという効果がある。As described above, according to the present invention, a diagnostic symptom indicating a symptom such as an abnormality of a plant is obtained in accordance with the operating condition of the plant and the like, and is output, and abnormality diagnosis is performed based on the symptom. Thus, there is an effect that a highly reliable diagnosis result can be obtained, and a plant abnormality diagnosis system that can avoid unnecessary diagnosis can be provided.
第1図は本発明の一実施例に係るプラント異常診断シス
テムの全体構成を示すブロック図、第2図は前記実施例
が適用されるプラントの液面制御系における具体例を示
す図、第3図は知識メモリの分類基準を示す図、第4図
は知識メモリに記憶されている仮説と症状発生形態との
対応関係の一例を示す図、第5図ないし第9図は各仮説
の知識例を示す図、および第10図ないし第13図は異常兆
候検知手段のそれぞれ異なる変形例を示すブロック構成
図である。 1……異常兆候検知手段、2……計測手段としてのセン
サ、3……平均値計算機、4、4A……比較手段、21……
許容範囲計算機、8……診断部、9……知識メモリ、10
……出力表示部。FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a plant abnormality diagnosis system according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a specific example in a liquid level control system of a plant to which the embodiment is applied, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing classification criteria of the knowledge memory, FIG. 4 is a diagram showing an example of a correspondence relationship between a hypothesis stored in the knowledge memory and a symptom occurrence mode, and FIGS. 5 to 9 are knowledge examples of each hypothesis. And FIG. 10 to FIG. 13 are block diagrams showing different modifications of the abnormal sign detecting means. 1 ... abnormal sign detection means, 2 ... sensors as measurement means, 3 ... average value calculator, 4, 4A ... comparison means, 21 ...
Acceptable range calculator, 8 Diagnostic unit, 9 Knowledge memory, 10
... Output display section.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 船越 亮平 東京都千代田区丸の内2丁目5番1号 三菱重工業株式会社内 (72)発明者 加勢田 茂 愛知県知多市南浜町11番地 出光興産株 式会社内 (72)発明者 高橋 宏一 愛知県知多市南浜町11番地 出光興産株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−108740(JP,A) 特開 昭56−17404(JP,A) 特開 昭59−77312(JP,A) 特開 昭60−11657(JP,A) 実開 昭57−65497(JP,U) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Ryohei Funakoshi 2-5-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Shigeru Kasada 11-11 Minamihama-cho, Chita City, Aichi Prefecture In-house (72) Inventor Koichi Takahashi 11 Minamihama-cho, Chita-shi, Aichi Idemitsu Kosan Co., Ltd. (56) References JP-A-60-108740 (JP, A) JP-A-56-17404 (JP, A) JP-A-59-77312 (JP, A) JP-A-S60-11657 (JP, A) JP-A-57-65497 (JP, U)
Claims (6)
手段と、予め定めた一定時間毎にそれ以前の時間区画中
に計測された前記物理量の平均値を求める平均値計算機
と、前記物理量と前記平均値との差の存在範囲を統計的
に求めてこの存在範囲に基づいて前記物理量を正常とみ
なしうる範囲を示す前記物理量と前記平均値との差の許
容範囲を決定する許容範囲計算機と、現時点での前記物
理量とそれ以前の前記時間区画中に計測された前記物理
量の平均値との差が前記許容範囲を超えたか否かを診断
用症状信号として出力する比較手段とを含む異常兆候検
知手段と、 前記診断用症状信号とともに予め設定された異常等の検
知用情報を入力してプラントの異常等を診断する診断部
とを備えたことを特徴とするプラント異常診断システ
ム。A measuring means for measuring a physical quantity at a specific point of a plant; an average calculator for obtaining an average value of the physical quantities measured during a time section before every predetermined time; An allowable range calculator that determines an allowable range of the difference between the physical quantity and the average value indicating a range in which the physical quantity can be regarded as normal based on the existence range of the difference from the average value statistically determined based on the existing range; A comparison means for outputting as a diagnostic symptom signal whether or not a difference between the physical quantity at the present time and an average value of the physical quantities measured during the previous time section has exceeded the allowable range. A plant abnormality diagnosis system, comprising: a detection unit; and a diagnosis unit that inputs preset detection information such as abnormality together with the diagnosis symptom signal and diagnoses a plant abnormality or the like.
テムにおいて、前記許容範囲計算機は、前記存在範囲の
ばらつき状態を正規分布とみなして標準偏差を求め、こ
の標準偏差に基づいて前記許容範囲を決定することを特
徴とするプラント異常診断システム。2. The plant abnormality diagnosis system according to claim 1, wherein the allowable range calculator determines a standard deviation by regarding a variation state of the existence range as a normal distribution, and calculates the standard range based on the standard deviation. A plant abnormality diagnosis system characterized by determining.
ト異常診断システムにおいて、前記平均値計算機は、前
記物理量と平均値との差が許容範囲を超えて診断用症状
信号が出力されていた期間は平均値を更新しないよう構
成されていることを特徴とするプラント異常診断システ
ム。3. The system according to claim 1, wherein the average value calculator outputs a diagnostic symptom signal when a difference between the physical quantity and the average value exceeds an allowable range. A system for diagnosing plant abnormalities, wherein an average value is not updated during a period.
たプラント異常診断システムにおいて、前記比較手段は
前記平均値と物理量との差が所定時間連続して許容範囲
を逸脱したことを条件として診断用症状信号を出力する
ことを特徴とするプラント異常診断システム。4. The plant abnormality diagnosis system according to claim 1, wherein said comparing means is provided on condition that a difference between said average value and said physical quantity deviates from an allowable range for a predetermined time continuously. And outputting a diagnostic symptom signal.
たプラント異常診断システムにおいて、前記平均値計算
機および許容範囲計算機にはリセット信号が投入される
よう構成され、これらリセット信号が投入された時点か
らの物理量によって前記平均値と許容範囲とを計算しな
おすことを特徴とするプラント異常診断システム。5. The plant abnormality diagnosis system according to claim 1, wherein a reset signal is supplied to said average value calculator and said allowable range computer, and said reset signal is supplied. A plant abnormality diagnosis system, wherein the average value and the allowable range are recalculated based on the physical quantity from the point of time.
たプラント異常診断システムにおいて、前記異常等の検
知用情報はプラントの運転条件毎に分類されていること
を特徴とするプラント異常診断システム。6. The plant abnormality diagnosis system according to claim 1, wherein said abnormality detection information is classified for each plant operating condition. system.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1008082A JP2601896B2 (en) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | Plant abnormality diagnosis system |
EP89113274A EP0351833B1 (en) | 1988-07-20 | 1989-07-19 | Plant fault diagnosis system |
DE1989626638 DE68926638T2 (en) | 1988-07-20 | 1989-07-19 | Fault diagnosis system for plants |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1008082A JP2601896B2 (en) | 1989-01-17 | 1989-01-17 | Plant abnormality diagnosis system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02187626A JPH02187626A (en) | 1990-07-23 |
JP2601896B2 true JP2601896B2 (en) | 1997-04-16 |
Family
ID=11683413
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1008082A Expired - Lifetime JP2601896B2 (en) | 1988-07-20 | 1989-01-17 | Plant abnormality diagnosis system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2601896B2 (en) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5617404A (en) * | 1979-07-23 | 1981-02-19 | Hitachi Ltd | Plant-state supervising method |
JPS5765497A (en) * | 1980-10-08 | 1982-04-21 | Tlv Co Ltd | Valve seat construction |
JPS5977312A (en) * | 1982-10-25 | 1984-05-02 | Hitachi Ltd | Plant inspecting method utilizing voice input and output |
JPS6011657A (en) * | 1983-06-30 | 1985-01-21 | Honda Motor Co Ltd | Abnormality detector for measuring system of operational parameter sensor of internal-combustion engine |
JPS60108740A (en) * | 1983-11-18 | 1985-06-14 | Shimadzu Corp | Electrophoresis appratus |
-
1989
- 1989-01-17 JP JP1008082A patent/JP2601896B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH02187626A (en) | 1990-07-23 |
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