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JP2978995B2 - Error detection method using instrument signals - Google Patents
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JP2978995B2 - Error detection method using instrument signals - Google Patents

Error detection method using instrument signals

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JP2978995B2 JP2042276A JP4227690A JP2978995B2 JP 2978995 B2 JP2978995 B2 JP 2978995B2 JP 2042276 A JP2042276 A JP 2042276A JP 4227690 A JP4227690 A JP 4227690A JP 2978995 B2 JP2978995 B2 JP 2978995B2
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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、計器に現わされるプロセスデータにもとづ
いて、プロセス制御系を形成する各部の異常を検出する
方法に関し、特に、異常の早期検出を可能とした計器信
号による異常検出方法に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method for detecting an abnormality in each part forming a process control system based on process data appearing on an instrument, and particularly to a method for detecting an abnormality at an early stage. The present invention relates to an abnormality detection method using an instrument signal that enables detection.

[従来の技術] 各種プラントの制御を行なうプロセス制御において
は、制御系を形成する制御対象(プロセス),検出器,
伝送器,調節器,操作部などのいずれかに異常が発生す
ると、制御系に異常信号が現われる。この異常信号は、
通常、調節器において設定されている異常確認用の上下
しきい値を越えた場合に確認され、この確認がなされた
ときにのみ制御系に異常の生じていることを知らせる。
[Related Art] In process control for controlling various plants, a control target (process) forming a control system, a detector,
When an abnormality occurs in any of the transmitter, the controller, the operation unit, and the like, an abnormality signal appears in the control system. This abnormal signal is
Normally, it is confirmed when the upper and lower thresholds for abnormality confirmation set in the controller are exceeded, and only when this confirmation is made, the control system is notified that an abnormality has occurred.

しかし、異常確認用の上下しきい値に達しない異常信
号もあり、このような場合には、制御系に異常が発生し
ているにもかかわらず、調節器はこの異常を検出でき
ず、正常時と同様の制御を行なうことになり、思わぬ事
故を引き起こす原因にもなりかねなかった。
However, there are some abnormal signals that do not reach the upper and lower thresholds for abnormality confirmation.In such a case, the controller cannot detect this abnormality even though the control system is abnormal, and The same control was performed as at the time, which could cause an unexpected accident.

そこで、小さな異常信号を早期に検出することが望ま
れるようになり、例えば、信号の上下限に通常の振幅よ
り小さい幅でしきい値を設定し、この小さいしきい値に
達しない無変化回数で異常を検出する方法(特開昭61−
271418号)などが提案されている。
Therefore, it is desired to detect a small abnormal signal at an early stage. For example, a threshold is set at a lower limit of a signal at a lower limit than a normal amplitude, and the number of unchangeable times that does not reach the small threshold is set. To detect abnormalities by using
No. 271418).

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上述した特開昭61−271418号には次の
ような問題があった。すなわち、第一には、異常信号の
波形が不明であるため、振幅より小さいしきい値を決め
ることが困難であり、また第二には、異常の前兆として
振幅が大きくなった信号を検出することができないとい
う問題があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-271418 has the following problems. That is, first, since the waveform of the abnormal signal is unknown, it is difficult to determine a threshold value smaller than the amplitude, and second, a signal whose amplitude has increased as a precursor of the abnormality is detected. There was a problem that it was not possible.

この問題を解決する方法として、正常時のデータと測
定データとの分散分析により検定する方法などが考えら
れるが、この場合は、第一には、計算が非常に面倒とな
り、また第二には、正常時のデータ(母集団)の採集の
仕方によっては正確さに欠けることがあり、さらに第三
には、統計処理を行なっているため、結果を理解しにく
いという問題がある。
As a method of solving this problem, a method of performing a test by analysis of variance between the data at normal time and the measured data can be considered. In this case, firstly, the calculation becomes very troublesome, and secondly, Depending on the method of collecting data (population) during normal times, accuracy may be lacking. Thirdly, since statistical processing is performed, it is difficult to understand the results.

本発明は、これらの問題点にかんがみてなされたもの
であり、制御系に生じた異常を、計器信号として現わさ
れるプロセスデータにもとづいて早期に検出できるよう
にした計器信号による異常検出方法の提供を目的とす
る。
The present invention has been made in view of these problems, and an abnormality detection method based on an instrument signal that allows an abnormality occurring in a control system to be detected early based on process data represented as an instrument signal. The purpose is to provide.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するため、本発明の計器信号による異
常検出方法は、計器信号として現わされるプロセスデー
タの増減傾向変換点をピークデータとし、正常時のある
一定時間内における上記ピークデータの出現回数を求め
ると同時に、正常時のある一定時間内における上記プロ
セスデータのピークデータより擬似振幅を求め、かつこ
の擬似振幅と上記ピークデータより擬似振幅の積算値を
求め、さらに上記ピークデータの出現回数と擬似振幅の
積算値から平均擬似振幅を求め、この平均擬似振幅があ
らかじめ定めた正常の範囲を逸脱している場合に、異常
検出信号を出力するようにしてある。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the abnormality detection method using an instrument signal according to the present invention uses an increase / decrease tendency conversion point of process data represented as an instrument signal as a peak data, and a method for detecting abnormalities at normal times. At the same time as the number of occurrences of the peak data within a certain period of time, a pseudo amplitude is obtained from the peak data of the process data within a certain period of normal time, and an integrated value of the pseudo amplitude is obtained from the pseudo amplitude and the peak data. The average pseudo-amplitude is obtained from the sum of the number of appearances of the peak data and the pseudo-amplitude, and if the average pseudo-amplitude is outside a predetermined normal range, an abnormality detection signal is output. is there.

[作用] 上記方法によれば、計器信号の動きが小さくなると平
均擬似振幅が0に近づき、計器信号の動きが大きくなる
と平均擬似振幅が大きくなるので、あらかじめ平均擬似
振幅の正常値より上下のしきい値を決めておくと、異常
信号の発生を早期に検出できる。
[Operation] According to the above method, the average pseudo amplitude approaches zero when the movement of the instrument signal decreases, and increases when the movement of the instrument signal increases. By determining the threshold value, the occurrence of an abnormal signal can be detected at an early stage.

[実施例] 以下、本発明の計器信号による異常検出方法の実施例
について説明する。
[Embodiment] Hereinafter, an embodiment of the abnormality detection method using an instrument signal according to the present invention will be described.

第1図は本発明方法の一実施例を適用するシステムの
ブロック図を示す。同図において、1はデータ収集部で
あり、プロセスデータを収集する。このデータ収集部1
は、直接データを検出する検出器だけでなく、伝送器あ
るいは調節器を経由した信号であってもよい。すなわ
ち、プロセスデータを波形信号として確認処理できる計
器であればなんでもよい。
FIG. 1 shows a block diagram of a system to which one embodiment of the method of the present invention is applied. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a data collection unit, which collects process data. This data collection unit 1
May be not only a detector for directly detecting data, but also a signal via a transmitter or a controller. That is, any instrument capable of confirming the process data as a waveform signal may be used.

2はピークデータ計数部であり、データ収集部1から
の信号により、正常時の、ある一定時間におけるプロセ
スデータ中のピークデータの出現回数を計数する。
Reference numeral 2 denotes a peak data counting unit, which counts the number of occurrences of peak data in process data during a certain period of time in a normal state based on a signal from the data collection unit 1.

3は擬似振幅積算部であり、データ収集部1からの信
号により、ある一定時間におけるプロセスデータの擬似
振幅の積算値を求める。
Reference numeral 3 denotes a pseudo-amplitude integrating unit that obtains an integrated value of pseudo-amplitude of process data in a certain period of time based on a signal from the data collecting unit 1.

4は平均擬似振幅算出部であり、ピークデータ計数部
2で計数したピークデータの回数と、擬似振幅積算部3
で求めた擬似振幅の積算値にもとづいて、平均擬似振幅
を算出する。
Reference numeral 4 denotes an average pseudo-amplitude calculation unit which calculates the number of peak data counted by the peak data counting unit 2 and the pseudo-amplitude integration unit 3
The average pseudo-amplitude is calculated based on the integrated value of the pseudo-amplitude obtained in (1).

5は比較部であり、平均擬似振幅算出部4で算出した
平均擬似振幅値が、正常範囲に入っているか否かを判断
する。
Reference numeral 5 denotes a comparison unit that determines whether or not the average pseudo amplitude value calculated by the average pseudo amplitude calculation unit 4 is within a normal range.

6は告知部であり、比較部5において、平均擬似振幅
値が正常範囲を逸脱しているとの判定が出たときに音
声,鳴音,光の点滅等によって異常の告知を行なう。
Reference numeral 6 denotes a notifying unit, and when the comparing unit 5 determines that the average pseudo amplitude value is out of the normal range, the notifying unit 6 notifies an abnormality by voice, sound, blinking light, or the like.

次に、本発明の実施例方法について、第2図のフロー
チャートを参照しつつ説明する。
Next, an embodiment method of the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG.

データ収集部1において、レベル,圧力,温度,流量
等のデータをプロセスデータとして収集し、かつこの収
集したプロセスデータの一部もしくは全部を必要に応じ
てを計器信号として出力する。
The data collection unit 1 collects data such as level, pressure, temperature, and flow rate as process data, and outputs a part or all of the collected process data as an instrument signal as necessary.

ピークデータ計数部2において、正常時のある一定時
間T0内におけるプロセスデータ(計器信号)中のピーク
データの回数N0を計数する。
The peak data counting unit 2 counts the number N 0 of peak data in the process data (instrument signal) within a certain fixed time T 0 in a normal state.

ここで、ピークデータとは、第3図のP1〜P8で示すよ
うに、データが増加傾向から減少傾向に、また減少傾向
から増加傾向へ変換する点のデータPiをいう。
Here, the peak data, as shown by P 1 to P 8 in FIG. 3, the downward trend data from increasing, also refers to data P i of point to be converted from decreasing to increasing.

また正常時とは、例えば、ある時間を隔てて数回、擬
似振幅データを統計処理して平均値と標準偏差を求め、
この平均値と標準偏差に大きな差のない場合をいう。
In the normal state, for example, several times at a certain time interval, statistical processing of the pseudo amplitude data to determine the average value and standard deviation,
This means that there is no large difference between the average value and the standard deviation.

擬似振幅積算部3において、ある一定時間T0内におけ
る擬似振幅Siの積算値SSUMを求める。
In the pseudo amplitude integrating unit 3 determines the integrated value S SUM of the pseudo amplitude S i in within a predetermined time T 0.

ここで擬似振幅Siは、 Si=|Pi-Pi-1|の式で求め、 また、擬似振幅積算値SSUMは、 の式で求める。Here the pseudo amplitude S i is, S i = | P i -P i-1 | determined by the formula, also the pseudo amplitude integrated value S SUM is It is calculated by the following equation.

平均擬似振幅算出部4において、上記ピークデータの
回数N0と、擬似振幅の積算値SSUMより、平均擬似振幅E
を求める。
The average pseudo amplitude calculator 4 calculates the average pseudo amplitude E from the number N 0 of peak data and the integrated pseudo amplitude S SUM.
Ask for.

ここで平均擬似振幅Eは、 の式で求める。Here, the average pseudo amplitude E is It is calculated by the following equation.

比較部5において、上記平均擬似振幅Eを、正常時の
プロセスデータにもとづいてあらかじめ定めてある振幅
の上側しきい値及び下側しきい値と比較し、これらの範
囲内すなわち正常範囲に入っているか否かを判断する。
The comparison unit 5 compares the average pseudo-amplitude E with an upper threshold value and a lower threshold value of the amplitude which are determined in advance based on the process data in a normal state. It is determined whether or not.

LMIN<E<LMAX (LMIN:上側しきい値,LMAX:下側しきい値) ここで、上側しきい値と下側しきい値は、正常時のデ
ータを統計処理し、標準偏差を求めて決定する。例え
ば、上側しきい値は、 上側しきい値=正常時平均振幅値+標準偏差×3 の式によって求める。
L MIN <E <L MAX (L MIN : upper threshold, L MAX : lower threshold) Here, the upper threshold and the lower threshold are obtained by statistically processing the data at normal time and Determine the deviation. For example, the upper threshold value is calculated by the following equation: upper threshold value = average amplitude value at normal time + standard deviation × 3.

なお、正常時のデータとしてはチャージアップなどの
変動データと、条件変更などのない安定したデータを用
いる。
It should be noted that as normal data, fluctuation data such as charge-up and stable data without changing conditions are used.

上記比較の結果、平均擬似振幅Eが正常範囲を逸脱し
ている場合、すなわち LMIN≧EかLMAX≦Eの場合には、 告知部6によってプロセスデータ(計器信号)に異常の
生じていることを告知する。
As a result of the comparison, when the average pseudo amplitude E is out of the normal range, that is, when L MIN ≧ E or L MAX ≦ E, the notification unit 6 has caused an abnormality in the process data (instrument signal). Announce that.

このような異常検出方法によれば、プロセスデータ
(計器信号)の動きが小さくなったときに平均擬似振幅
Eが0に近ずき、プロセスデータの動きが大きくなった
ときに平均擬似振幅Eが大きくなる。したがって、平均
擬似振幅Eの正常値にもとづいて、上側しきい値と下側
しきい値を定めておき、これらの値と平均擬似振幅とを
比較することによって、ホールド及びハンチング等の異
常信号を確実に検出することができる。
According to such an abnormality detection method, the average pseudo amplitude E approaches 0 when the movement of the process data (instrument signal) decreases, and the average pseudo amplitude E approaches when the movement of the process data increases. growing. Therefore, an upper threshold value and a lower threshold value are determined based on the normal value of the average pseudo amplitude E, and by comparing these values with the average pseudo amplitude, abnormal signals such as hold and hunting can be detected. It can be detected reliably.

これにより、従来の検出方法では検出できなかったよ
うな小さな異常をも検出することが可能となる。
This makes it possible to detect a small abnormality that could not be detected by the conventional detection method.

また、平均擬似振幅は計器信号の擬似振幅を示してい
るので、信号の状態を理解しやすく、しかも上下限値が
どの程度かもわかりやすい。
Also, since the average pseudo amplitude indicates the pseudo amplitude of the instrument signal, it is easy to understand the state of the signal, and it is also easy to understand the upper and lower limits.

なお、上記異常検出方法によって検出した信号は、単
に信号の異常を告げるだけでなく、操作器あるいは他の
機器への緊急作動信号などとしても利用することができ
る。
In addition, the signal detected by the above-described abnormality detection method can be used not only to notify the abnormality of the signal, but also as an emergency operation signal to an operating device or another device.

[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、計器信号にもとづい
てプロセス制御系を構成する各部の異常を早期に検出す
ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to early detect an abnormality in each unit constituting the process control system based on an instrument signal.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明方法の一実施例を適用するシステムのブ
ロック図を示し、第2図は本発明方法の一実施例を説明
するためのフローチャートを示し、第3図はピークデー
タを説明するための図である。 1:データ収集部、2:ピークデータ計数部 3:擬似振幅積算部、4:平均擬似振幅算出部 5:比較部、6:告知部
FIG. 1 shows a block diagram of a system to which an embodiment of the method of the present invention is applied, FIG. 2 shows a flowchart for explaining an embodiment of the method of the present invention, and FIG. 3 explains peak data. FIG. 1: Data collection unit, 2: Peak data counting unit 3: Pseudo amplitude integration unit, 4: Average pseudo amplitude calculation unit 5: Comparison unit, 6: Notification unit

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】計器信号として現わされるプロセスデータ
の増減傾向変換点をピークデータとし、 正常時のある一定時間内における上記ピークデータの出
現回数を求めるとともに、 上記正常時のある一定時間内における上記プロセスデー
タのピークデータより擬似振幅を求め、 かつこの擬似振幅と上記ピークデータの出現回数より擬
似振幅の積算値を求め、 さらに、上記ピークデータの出現回数と擬似振幅の積算
値から平均擬似振幅を求め、 この平均擬似振幅があらかじめ定めた正常の範囲を逸脱
している場合に、異常検出信号を出力するようにしたこ
とを特徴とした計器信号による異常検出方法。
A peak data is used as a conversion point of an increase / decrease tendency of process data expressed as an instrument signal, and the number of appearances of the peak data within a certain period of normal time is obtained. The pseudo-amplitude is obtained from the peak data of the process data at the time of, and the integrated value of the pseudo-amplitude is obtained from the pseudo-amplitude and the number of appearances of the peak data. An abnormality detection method using an instrument signal, wherein an amplitude is obtained, and an abnormality detection signal is output when the average pseudo amplitude deviates from a predetermined normal range.
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