JP4822066B2 - フィールド機器診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、操業スケジュールに従いプラントのフィールド機器と通信して所定の保全・メンテナンスを実行する環境下で、前記フィールド機器と通信して収集したデータを保持する診断データベースと、保持されたデータを参照して前記フィールド機器の診断を実行する診断アプリケーションがインストールされている診断サーバとを具備するフィールド機器診断装置に関するものである。

本発明は、上位装置と通信する機能を有するフィールド機器、例えば、Foundation FieldbusやHART、Profibus等のフィールドバス機能を有するフィールド機器の保全・メンテナンス環境下における定周期診断を対象としている。

フィールド機器の定周期診断機能は、フィールド機器を統合管理するＰＲＭ（Plant Resource Manager）の拡張機能として実装される場合が多い。ＰＲＭに関しては、特許文献１に技術開示がある。ＰＲＭにフィールド機器の定周期診断機能を実装させた構成については、特許文献２に技術開示がある。

ユーザは、プラントの稼動率を適正に保つため、フィールド機器が故障して使えなくなってしまう前に、その予兆を知りたい。従って、フィールド機器を対象とする定周期診断装置を導入することにはメリットがあり、保全活動の一環として効果がある。

一方で、プラントでは定周期診断装置を導入する以前から、既に定期的な保全作業やメンテナンスを実施しており、手順やノウハウが蓄積されているのが通例である。特にプラントの操業には、高稼働率を得るための適切な年間スケジュールがあり、その操業スケジュールに従って保全・メンテナンス活動は実施されている。

図３は、保全・メンテナンス環境下における従来のフィールド機器診断装置の構成例を示す機能ブロック図である。診断クライアント１は、診断サーバ２にインストールされた診断アプリケーションの起動／停止及び診断サーバ２から通知されるメッセージ／アラームの参照を行うＧＵＩであり、ユーザ３により操作される。

診断サーバ２は、インストールされた診断アプリケーション２１及び２２を定周期実行する診断機能の中核である。各診断アプリケーションは、診断アルゴリズムを実装したアプリケーション機能と診断対象データを収集するための収集定義を作成する機能を備えている。

診断データベース４は、診断アプリケーションが作成する収集定義４１を保持すると共に、収集定義４１を参照してデータ収集部５が収集したデータを保存する収集データ保存手段４２を備えている。

データ収集部５は、診断データベース４内に保持されている収集定義４１を定期的に参照し、フィールド通信サーバ５１を介してフィールド機器６よりパラメータの収集を行う。収集したパラメータは診断データベース４に渡されて保存される。

フィールドバスに接続されたフィールド機器６は、診断対象となるパラメータを保持しており、フィールドバスを介してデータ収集部５と通信し、保持しているパラメータをデータ収集部５に渡す。

次に、定周期診断アプリケーションのインストールと運用手順について説明する。ユーザ３は、診断クライアント１を操作し、購入または作成した診断アプリケーションのインストール作業を行う。インストール作業により、診断サーバ２のデータベース（図示せず）に必要なファイル、データが格納され、診断アプリケーションは実行可能な状態となる。

ユーザ３は、診断クライアント１にて、インストールした診断アプリケーションを選択し診断を起動する。起動するときには、「どのフィールド機器から/どのパラメータを/どのような周期で」取得するか等のコンフィグレーションを行う。このコンフィグレーションは、収集定義４１に反映されて保持される。

起動操作後、診断アプリケーションは診断サーバ２上に常駐し、診断停止操作を受けるまで定周期診断を実施し続ける。診断アプリケーションは、定周期診断にてアラームを検知すると、その内容や詳細情報を診断クライアント１に通知する。また、必要に応じてＥ−メイル等を発信する。ユーザ３は、診断クライアント１から診断の最新結果を参照する。

この手順を実施することで、診断アプリケーションは定周期で診断を実施する。診断の動作は、プラントの操業スケジュールと関係なく定周期でフィールド機器からの収集データを参照して実行される。

一方、プラントの保守要員７は、操業スケジュール８を参照し、保全・メンテナンスツール９をデータ収集部５に直接またはネットワークを介して接続し、必要な保全・メンテナンスデータをフィールド機器６より収集して所定の保全・メンテナンス作業を行う。
特開２００４−０２９８９７号公報 特開２００５−３４６４４４号公報

診断アプリケーションは、起動時に実行周期が設定され、その周期に従って診断を実施する。つまり、フィールド機器診断装置におけるスケジュールの決定要因は、診断対象となるフィールド機器のパラメータを定周期収集するときの通信スループットに依存する。即ち、物理的な限界としての通信能力を考慮する必要があるため、通信スループットを元に診断の実行スケジュールが決定される。

しかし、本来プラントの保全・メンテナンスを実行するスケジュールは、プラントの年間操業スケジュールに基づくものであり、フィールド機器に対する通信スループットとは一切関係がない。

即ち、ユーザが以前から管理・運用している操業スケジュールと、定周期のフィールド機器診断装置の実行スケジュールとは全く別思想に基づくものであり、両者は統合的に管理されていない。

従って、定周期診断のためのデータ収集と保全・メンテナンスのためのデータ収集が重複集中したときに、トータルのデータ収集に必要な通信スループットが、データ収集部５の能力限界を超える場合には、正常なデータの収集が困難となり、定周期の診断及び保全・メンテナンス作業が困難となる。

プラントの操業スケジュールは、該当プラント固有の特性やノウハウが組み込まれており、フィールド機器診断装置の導入後も大きく変わるものではない。この折り合いをつけるための便法として、ユーザ３は操業スケジュール８を参照して、起動している診断アプリケーションの１個または複数個を一時的に停止させ、収集部５の通信スループットを能力限界内に維持するオペレーションを実行している。

ユーザ３の人為的な判断に基づくこのようなオペレーションは、煩雑で負担となると共に、きめ細かな停止操作ができないので、安全サイドを選択して必要以上のアプリケーションを停止させることになり、定周期診断の運用効率低下の要因となっている。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、プラントの操業スケジュールに基づいて、定周期で動作する診断アプリケーションの稼動状態を自動的に調整することができるフィールド機器診断装置の実現を目的としている。

このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）操業スケジュールに従いプラントのフィールド機器と通信して所定の保全・メンテナンスを実行する環境下で、前記フィールド機器と通信して収集したデータを保持する診断データベースと、保持されたデータを参照し前記操業スケジュールには関係なく定周期で前記フィールド機器の診断を実行する診断アプリケーションがインストールされている診断サーバとを具備するフィールド機器診断装置において、
前記操業スケジュールを参照し、前記診断アプリケーションの起動操作から停止操作までの稼動期間を予め計画して生成されて前記診断データベース内に保持される操業カレンダと、
この操業カレンダを参照し、前記診断アプリケーションの前記稼動期間を指定する、前記診断サーバ内に設けられた診断マネージャと、
を備えることを特徴とするフィールド機器診断装置。

（２）前記診断アプリケーションの起動操作及び停止操作を指令すると共に、前記診断アプリケーションからのメッセージ及びアラーム通知を受ける診断クライアントを備えることを特徴とする（１）に記載のフィールド機器診断装置。

本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）フィールド機器診断装置は、データ収集部の通信スループットに従って定周期診断を実行しつつ、操業カレンダに従って計画的にフィールド機器のメンテナンスを実施することができる。

（２）ユーザは、診断装置導入以前から実施していた保全・メンテナンス計画をそのまま引き継ぐ形態で、フィールド機器に対する故障予知のための定周期診断を実現できる。

（３）操業カレンダは、予め操業スケジューラによりデータ収集部の通信スループットを考慮してきめ細かに設定できるので、従来ユーザが人為的に必要以上の診断アプリケーションを停止させるオペレーションに比較して定周期のフィールド機器診断の運用効率を向上させることができる。

（４）ユーザは、操業スケジュールを参照して診断アプリケーションを停止／起動させる煩雑なオペレーションから解放され、本来の診断オペレーションに集中することができる。

以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用したフィールド機器診断装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図３で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。

従来装置に追加される本発明の構成上の特徴部の第１は、操業スケジューラ１００である。スケジュール計画者２００は、診断装置導入以前から存在するプラントの操業スケジュール８を参照し、操業カレンダ３００を生成して診断データベース４１内に保存する。

図２は、生成された操業カレンダ３００の一例を示すイメージ図である。この例では、年間の操業スケジュールに基づいて、各月の週単位で複数の診断アプリケーション毎に診断サーバ２に常駐させる期間を指定している。

本発明の構成上の特徴部の第２は、診断サーバ２内に設けた診断マネージャ４００である。この診断マネージャ４００は、診断データベース４１内に保存されている操業カレンダ３００を参照し、各診断アプリケーションに対して指定された期間のみ診断サーバ２に常駐させて、診断アプリケーションの稼動状態を自動的に調整する。

スケジュール計画者２００は、操業スケジューラ１００に以下のような情報を入力して操業カレンダ３００を生成する。
（１）定期保全・メンテナンスを実施するため、定周期診断を一時停止する日時及び期間
（２）システム立ち上げ期間につき、安定するまで診断の感度を上げる日時及び期間
（３）年に数回実施すれば良い診断（パーシャルストロークテスト等）の実行日時指定
（４）通信負荷の高い、短期集中のデータ収集が必要な診断の実行日時指定

操業カレンダの生成後、保存操作を行うと操業カレンダ３００の内容が診断データベース４に格納される。ユーザ３は、診断サーバ２の診断マネージャ４００対して操業カレンダ３００の適用を通知する。

この通知を受けた診断マネージャ４００は、診断データベース４に保存されている操業カレンダ３００の内容を読み込み、現在時間以降に実行する診断アプリケーションに対して適切なハンドリング、即ち稼動状態の調整を行う。

一方、保守要員７は、従来からあるプラントの操業スケジュール８に従い、保全作業や定期メンテナンスを従来通り行う。既に稼動中の診断アプリケーションに対する診断マネージャ４００のハンドリングにより、定周期診断の実行は自動的に切り換わり、通信スループットを適正に維持した効率的な定周期診断が実現される。

尚、操業カレンダ３００には、定期的な保守やメンテナンスの操業スケジュールに加えて、プラントで使用する流体による変動や温度によるチューニング等の操業スケジュールを含めることも可能である。

実施形態では、操業カレンダ３００は、操業スケジューラ１００で生成されて診断データベース４に保存されるが、保存場所はこの実施形態に限定されるものではなく、ネットワークを介して通信可能な機器内に保持しておき、診断マネージャ４００は、ネットワークを介してこの操業カレンダを参照する構成であってもよい。

実施形態では、フィールド機器診断装置の機能構成のみを示しているが、フィールド機器を統合管理するＰＲＭ（Plant Resource Manager）の拡張機能として実装される形態であってもよい。更に、フィールド機器を制御する分散型制御システムの制御バスに接続された形態であってもよい。

本発明を適用したフィールド機器診断装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。 生成された操業カレンダの一例を示すイメージ図である。 保全・メンテナンス環境下における従来のフィールド機器診断装置の構成例を示す機能ブロック図である。

符号の説明

１ 診断クライアント
２ 診断サーバ
２１，２２ 診断アプリケーション
３ ユーザ
４ 診断データベース
４１ 収集定義
４２ 収集データ保存手段
５ データ収集部
５１ フィールド通信サーバ
６ フィールド機器
７ 保守要員
８ 操業スケジュール
９ 保全・メンテナンスツール
１００ 操業スケジューラ
２００ スケジュール計画者
３００ 操業カレンダ
４００ 診断マネージャ

Claims (2)

1. 操業スケジュールに従いプラントのフィールド機器と通信して所定の保全・メンテナンスを実行する環境下で、前記フィールド機器と通信して収集したデータを保持する診断データベースと、保持されたデータを参照し前記操業スケジュールには関係なく定周期で前記フィールド機器の診断を実行する診断アプリケーションがインストールされている診断サーバとを具備するフィールド機器診断装置において、
   前記操業スケジュールを参照し、前記診断アプリケーションの起動操作から停止操作までの稼動期間を予め計画して生成されて前記診断データベース内に保持される操業カレンダと、
   この操業カレンダを参照し、前記診断アプリケーションの前記稼動期間を指定する、前記診断サーバ内に設けられた診断マネージャと、
   を備えることを特徴とするフィールド機器診断装置。
2. 前記診断アプリケーションの起動操作及び停止操作を指令すると共に、前記診断アプリケーションからのメッセージ及びアラーム通知を受ける診断クライアントを備えることを特徴とする請求項１に記載のフィールド機器診断装置。