监视装置以及控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种能够使操作者对异常采取适当的应对措施的监视装置以及控制系统。预测部（34）基于由传感器测量到的物理量，制作包含将来的物理量的预测值的物理量的时序数据。时间算出部（36）基于该时序数据，计算出物理量达到第一阈值为止的预测时间。若物理量达到第一阈值为止的预测时间比规定时间要短，则利用输出部（38），输出将时序数据图表化后而得到的趋势图和预测时间作为警报。由此，能够进一步防止警报的漏看，并且，由于操作者能够不慌不忙地进行用于消除异常的处理，因此能够采取适当的应对措施。
【专利说明】监视装置以及控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及对工艺设备等构件的物理量进行监视的监视装置以及控制系统。
【背景技术】
[0002]以往，已知有在石油提纯、化学、发电、炼铁、环境卫生等各种工艺设备中，对温度、压力等示出动作状态的物理量进行测量，并基于该测量结果以及控制的物理量的控制指令设定工艺设备的操作量的控制装置(例如，参照专利文献I)。采用该控制装置，也根据测量结果进行对异常以及该异常内容的诊断。具体来说，对各物理量设定作为发出警报的基准的阈值，将该阈值和测量结果进行比较，在测量结果没有超出阈值的情况下判断为正常，在超出了阈值的情况下判断为异常。若判断为异常，则控制装置通过在显示画面上显示超出允许范围的物理量等来发出警报。于是，操作者确认被显示的物理量，为消除异常而进行需要的处理。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献I日本特开平04-305794号公报
【发明内容】
[0006]发明要解决的课题
[0007]但是，采用现有的控制装置的话，由于通过单纯将测量值与阈值进行比较来判断异常，因此常有在警报发出后测量值低于阈值的情况发生，其结果是，操作者对警报的信赖性变低，有时会漏看警报。特别是，有时由于异常产生时多个警报被发出，因此操作者难以应对各个警报，从而漏看重要的警报。
[0008]又，一旦警报被发出，就会对操作者施加心理负担，使其慌乱，因此有时用于消除异常的处理就变得很费功夫。
[0009]因此，本发明的目的在于，提供一种操作者能够对异常采取适当应对措施的监视
>J-U ρ?α装直。
[0010]用于解决课题的手段
[0011]为了解决上述课题，本发明所涉及的监视装置的特征在于，具有:取得由传感器测量到的物理量的取得部；预测部，所述预测部基于由该取得部取得的物理量，制作包含将来的物理量的预测值的物理量的时序数据；时间算出部，所述时间算出部基于时序数据，计算出物理量达到第一阈值为止的预测时间；以及输出部，所述输出部在预测时间比规定时间要短时，输出将时序数据图表化后而得到的趋势图和预测时间。
[0012]在上述监视装置中，输出部也可以将趋势图和预测时间输出至与自身不同的其他显示装置。
[0013]又，在上述监视装置中，时间算出部也可以在物理量达到稳定值与第一阈值之间的第二阈值时，计算出预测时间。[0014]又，本发明所涉及的控制系统具有:与工艺设备的构件相互对应设置的传感器以及执行机构；控制装置，所述控制装置基于由传感器测量到的物理量控制执行机构的驱动；监视装置，所述监视装置基于由传感器测量到的物理量对构件的状态进行监视；和显示构件的状态的显示装置，所述控制系统的特征在于，监视装置由以上所记载的监视装置构成，输出部将趋势图和预测时间输出至显示装置。
[0015]发明效果
[0016]根据本发明，基于由传感器测量到的物理量制作包含将来的物理量的预测值的物理量的时序数据，基于该时序数据算出物理量达到第一阈值为止的预测时间，若物理量达至IJ第一阈值为止的预测时间比规定时间要短，则输出将时序数据图表化后而得到的趋势图和预测时间作为警报，因此相比于单纯将物理量的测量值和阈值比较的情况，对警报的信赖性就变得更高，因此能够进一步防止漏看警报。又，由于该趋势图和预测时间被作为警报输出，因此操作者能够识别物理量的变化倾向或达到第一阈值为止的时间，相比于得不到这些信息的情况，心理负担得到减轻，因此能够不慌不忙地进行用于消除异常的处理。这些设计的结果是，操作者能够对异常采取适当的应对措施。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是示意性地示出本发明的实施形态所涉及的控制系统的结构的框图。
[0018]图2是示出监视装置的结构的框图。
[0019]图3A是示出通常显示状态的监视图像的一例的图。
[0020]图3B是示出图3A中的RlOlD的压力容器的图表图像的图。
[0021]图4是示出监视装置的动作的流程图。
[0022]图5A是示出第一警告显示状态的监视图像的一例的图。
[0023]图5B是示出图5A中的RlOlD的压力容器的图表图像的图。
[0024]图6A是示出第二警告显示状态的监视图像的一例的图。
[0025]图6B是示出图6A中的RlOlD的压力容器的图表图像的图。
[0026]图7A是示出第三警告显示状态的监视图像的一例的图。
[0027]图7B是示出图7A中的RlOlD的压力容器的图表图像的图。
【具体实施方式】
[0028]下面，参照附图对本发明的实施形态进行详细说明。
[0029]<控制系统的结构>
[0030]如图1所示，本实施形态所涉及的控制系统具有:与成为工艺设备的控制对象的各构件对应设置的多个控制器Ia?In ;控制装置2，该控制装置2通过进行与该控制器Ia?In的各种信息的交换，对控制系统整体的动作进行控制；监视工艺设备的异常有无的监视装置3 ;以及显示各种信息的显示装置4，这些部件通过网络5连接。
[0031]在此，各控制器Ia?In上连接有传感器11和执行机构12，该传感器11测量所对应的构件内的流量、压力、温度等物理量，该执行机构12对设置于该构件的控制阀等的驱动进行控制。
[0032]又，作为成为工艺设备的控制对象的构件，设定有压力容器或配管等。另外，在本实施形态中，以将压力容器作为该构件的情况为例进行说明。
[0033]控制器Ia?In基于由控制装置2设定的设定值和由传感器11测量到的物理量，控制执行机构12的驱动使该物理量与设定值一致，由此对压力容器的状态进行控制。又，控制器Ia?In将由传感器11测量到的物理量发送至控制装置2以及监视装置3。另外，在本实施形态中，传感器11测量压力容器内的温度以及压力作为物理量。
[0034]控制装置2基于从控制器Ia?In接收到的、由传感器11测量到的物理量，监视工艺设备的状态，且生成与该物理量对应的设定值并将其发送至控制器Ia?In，控制执行机构12的动作，由此对工艺设备整体的动作进行控制。这样的控制装置2由计算机构成，该计算机具有:CPU (Central Processing Unit中央处理器)等运算装置；存储器、HDD (HardDisc Drive硬盘驱动器)等存储装置；键盘、鼠标、触摸板等检测来自外部的信息的输入的输入装置；进行与外部的信息的收发的I/F (Interface接口)装置；IXD (Liquid CrystalDisplay液晶显示器)等显示装置。
[0035]监视装置3基于从控制器Ia?In接收到的物理量监视工艺设备的状态。这样的监视装置3如图2所示，具有:监视对象设定部31、数据取得部32、噪声处理部33、预测部34、监视部35、时间算出部36、图像制作部37、输出部38和存储部39。
[0036]监视对象设定部31是对作为监视对象的工艺设备内的构件进行设定的功能部。在本实施形态中，设置于压力容器中的控制器Ia?In被设定为监视对象。与设定了的监视对象相关的信息被输送至存储部39并作为后述的监视对象数据39a而被存储。
[0037]数据取得部32是从由监视对象设定部31设定了的各监视对象取得物理量的功能部。在本实施形态中，从与压力容器对应的控制器Ia?In取得该压力容器内部的压力和温度。
[0038]噪声处理部33是生成从由数据取得部32取得的物理量中去除了噪声的数据的功能部。该去除了噪声的物理量被输送至预测部34以及存储部39。
[0039]预测部34是基于由噪声处理部33生成的物理量的当前值和存储部39的后述的物理量数据39b中存储的物理量的过去值，制作包含将来的物理量的预测值的、物理量的时序数据的功能部。
[0040]在此，对于预测值，能够通过最小二乘法等众所周知的预测方法计算出来。
[0041]又，时序数据能够如下这样制作:基于从噪声处理部33接收到的物理量的当前值以及存储部39的后述的物理量数据39b中存储的物理量的过去值，制作示出从过去到现在的物理量的时序变化的历史数据，且基于算出的预测值制作好表示现在以后的物理量的时序变化的预测趋势数据，之后通过将历史数据和预测趋势数据组合来制作时序数据。制作好的时序数据被输送至监视部35、时间算出部36以及图像制作部37。另外，将该时序数据图表化后的图是后述的趋势图。
[0042]监视部35是基于由预测部34制作好的时序数据，对监视对象的状态进行监视的功能部。具体来说，监视部35将后述的存储部39中存储的第一阈值以及该第一阈值和物理量的稳定值之间的第二阈值与时序数据进行比较，预测物理量是否会超出第一阈值或第二阈值。并且，在预测为超出了任意一个的情况下，监视部35向输出部38输出用于将该情况警告给操作者的信息。又，在预测为物理量超出第二阈值的情况下，使时间算出部36计算出预测时间。[0043]时间算出部36是基于监视部35的指令，使用由预测部34制作好的时序数据计算出物理量到达规定时间为止的预测时间。算出的预测时间被发送至监视部35以及图像制作部37。
[0044]图像制作部37是基于由噪声处理部33去除了噪声的、从各控制器Ia~In接收到的物理量、由预测部34制作好的时序数据以及后述的存储部39的显示数据39d中存储的画面格式，生成在监视装置3的显示装置或显示装置中显示的图像的功能部。在本实施形态中，图像制作部37主要制作显示于监视装置3的显示装置的监视图像和紧急时刻显示于显示装置4的图表图像。这些图像每当当前的物理量或时序数据被输入就被更新，每次都被输送至输出部38。
[0045]在此，监视图像如图3A所示，是一览显示监视对象的物理量的图像。在该图3A中，RlOlA~R101E、D201、D202、T301~T303分别是被设定为监视对象的压力容器的识别序号，与各个识别序号一并记载的温度值以及压力值是各压力容器内的当前温度值以及压力值。
[0046]另一方面，图表图像如图3B所示，是包含趋势图的图像。该趋势图是将由预测部34制作好的时序数据图表化后的图。图3B是图3A的监视图像中包含的、带有识别序号“R101D”的压力容器的趋势图，上段示出的趋势图a是示出温度的时序变化的图表，纵轴表示温度，横轴表示时刻 在这样的趋势图a、b中，实线部分是从过去到现在的物理量，虚线部分是将来的物理量的预测值。又，标有表示规定的温度值或压力值的符号α、β的线段表示在监视部35的动作中使用的第一、第二阈值。第一阈值α在物理量是温度的情况下被设定为设定上限温度，在物理量是压力的情况下被设定为安全阀设定值。又，第二阈值β在物理量是温度以及压力的任一个的情况下都被设定为联锁设定值。又，符号t是当前时刻。
[0047]输出部38是基于监视部35的指令，将由图像制作部37制作好的图像选择性地输出至监视装置3的显示装置或显示装置4的功能部。
[0048]存储部39是对与监视装置3的动作有关的各种信息进行存储的功能部。在本实施形态中，存储部39中至少存储有:由用于确定成为监视对象的工艺设备的构件的产品序号或IP地址等构成的监视对象数据39a ；由物理量构成的物理量数据3%，该物理量是由噪声处理部33生成的、去除了噪声的物理量；由在监视部35以及时间算出部36被使用的阈值或规定的时间构成的阈值数据39c ;和与通过输出部38使显示装置显示各种信息时使用的画面格式有关的显示数据。
[0049]这样的监视装置3由计算机构成，该计算机具有:CPU等运算装置；存储器、HDD等存储装置；键盘、鼠标、触摸板等检测来自外部的信息的输入的输入装置；进行与外部的信息收发的Ι/F装置；以及LCD等显示装置。
[0050]显示装置4由IXD等众所周知的显示装置构成，被设置在管理室等设置有控制装置2以及监视装置3的、存在操作者的房间中。又，显示装置4优选为大型的，设置于天花板或墙壁上方，以对操作者显眼。
[0051]〈监视装置的动作〉
[0052]接下来，参照图4，对监视装置3的动作进行说明。[0053]首先，监视对象设定部31对作为监视对象的工艺设备内的构件进行设定(步骤SI)。在本实施形态中，将设置于压力容器中的控制器Ia~In作为监视对象进行设定。作为该监视对象设定的控制器Ia~In的产品序号或IP地址等识别信息被发送至存储部39，作为监视对象数据39a被存储。
[0054]一旦监视对象被设定，数据取得部32就从被设定为该监视对象的各控制器Ia~In取得对应的压力容器内部的当前压力值和温度值(步骤S2)。此时，数据取得部32通过参照监视对象数据39a确定监视对象，通过介由网络5与这些监视对象进行各种信息的交换，收集当前的压力值和温度值。
[0055]一旦取得当前的压力值和温度值，噪声处理部33就生成从取得的数据中去除了噪声的当前压力值和温度值(步骤S3)。生成的当前压力值和温度值被发送至预测部34、图像制作部37以及存储部39。其中，被发送给存储部39的当前压力值以及温度值和过去的压力值以及温度值一起作为物理量数据39b被存储。
[0056]一旦生成了去除了噪声的当前压力值和温度值，预测部34就基于该当前值以及温度值和存储部39的物理量数据39b中存储的过去的压力值以及温度值，制作包含将来的物理量的预测值的、物理量的时序数据(步骤S4)。制作好的时序数据被输送至监视部35、时间算出部36以及图像制作部37。
[0057]—旦制作好了时序数据，监视部35就基于该时序数据，确认压力值或温度值是否达到第二阈值(步骤S5)。
[0058]在预测为压力值以及温度值达到了第二阈值的情况下(步骤S5:否)，监视部35利用输出部38使监视装置3的显示装置进行通常显示(步骤S6)，回到步骤S4的处理。在此，通常显示的意思是，使由图像制作部37制作好的监视图像照原样显示于监视装置3的显示装直。
[0059]例如，与图3Β的图表图像中的趋势图a、b对应的时序数据的预测值没有接触到第二阈值β。在这种情况下，监视部35判断压力值以及温度值没有达到第二阈值。于是，监视部35利用输出部38，将图3Α示出的监视图像显示在监视装置3的显示装置上。此时，操作者也能够通过对监视装置3进行旨在使其显示趋势图的操作输入，使图3Β示出的图表图像显示在监视装置3的显示装置上。
[0060]在预测为压力值以及温度值中的至少一方达到了第二阈值的情况下(步骤S5:是)，监视部35确认压力值或温度值是否达到了第一阈值(步骤S7)。
[0061]在预测为压力值以及温度值还未达到第一阈值的情况下(步骤S7:否)，监视部35利用输出部38使监视装置3的显示装置进行第一警告显示作为警报(步骤S8)，回到步骤S4的处理。在此，第一警告显示的意思是，在令被预想为达到了第二阈值的物理量为可识别的状态的基础上，将由图像制作部37制作好的监视图像显示在监视装置3的显示装置上。
[0062]例如，与图5Β的图表图像中的趋势图a、b对应的时序数据的预测值虽然与第二阈值β有交点，但是没有接触到第一阈值α。在这种情况下，监视部35判断压力值以及温度值在达到第一阈值α之前还有余地。于是，监视部35利用输出部38，将图5Α示出的监视图像显示在监视装置3的显示装置上。在该第一警告显示状态的监视图像中，在示出达到了第二阈值β的RlOlD的压力容器的温度值的区域c以及示出压力值的区域d内，进行例如黄色显示等表示有可能达到第二阈值β、危险在迫近的显示。由此，操作者能够确认RlOlD的压力容器的温度值以及压力值产生了异常。
[0063]此时，操作者也能够通过对监视装置3进行旨在使其显示趋势图的操作输入，使图5B示出的图表图像显示在监视装置3的显示装置上。
[0064]在预测为压力值以及温度值中的至少一方达到了第一阈值的情况下(步骤S7:否)，监视部35利用时间算出部36，计算出达到第一阈值为止的预测时间(步骤S9)。并且，监视部35确认预测时间是否比存储部39的阈值数据39c中存储的规定时间要短(步骤S10)。
[0065]在预测时间比规定时间要长的情况下(步骤SlO:否)，监视部35利用输出部38使监视装置3的显示装置进行第二警告显示作为警报(步骤S11)，回到步骤S4的处理。在此，第二警告显示的意思是，在令被预想为达到了第一阈值的物理量为可识别的状态的基础上，将由图像制作部37制作好的监视图像显示在监视装置3的显示装置上。
[0066]例如，与图6B示出的虚拟图像中的趋势图a对应的温度的时序数据的预测值与第一阈值α有交点。另一方面，与趋势图b对应的压力的时序数据的预测值虽然与第二阈值β有交点，但是没有和第一阈值α接触。在这种情况下，监视部35判断温度值有可能达到第一阈值，利用时间算出部36计算出温度值达到第一阈值α为止的预测时间。另外，时间算出部36也对压力值计算出预测时间。并且，在预测时间比规定时间要长的情况下，监视部35利用输出部38，使图6Α示出的监视图像显示在监视装置3的显示装置上。在该图6Α示出的第二警告显示状态的监视画面中，在示出有可能达到第一阈值α的RlOlD的压力容器的温度值的区域e内，进行例如红色显示等表示有可能达到第一阈值α、危险进一步迫近的显示。另一方面，对于示出RlOlD的压力容器的压力值的区域f，进行例如黄色显示等表示有可能达到第二阈值β、虽然不及温度值那样但危险在迫近的显示。由此，操作者能够确认RlOlD的压力容器的温度值以及压力值产生了异常。
[0067]此时，操作者也能够通过对监视装置3进行旨在使其显示趋势图的操作输入，使图6Β示出的图表图像显示在监视装置3的显示装置上。一旦像上述那样由时间算出部36进行了预测时间的算出，图像制作部37也会在图表图像内显示该预测时间。例如，在图6Β示出的图表图像中，预测时间与当前的物理量一起被显示。在上段图表中，图表右侧的空白处，显示有温度的当前值“ 101.8°C ”，且显示有达到作为第一阈值的设计上限温度为止的预测时间g “59分57秒”。同样地，在下段图表中，图表右侧的空白处，显示有压力的当前值“2.03MPa”，且显示有达到作为第一阈值的安全阀设定值为止的预测时间h “89分24秒”。由此，由于操作者能够确认达到危险状态为止的明确的剩余时间，因此减轻了心理负担，其结果是，能够迅速进行用于消除异常的处理。
[0068]另一方面，在预测时间比规定时间要短的情况下(步骤SlO:是)，监视部35利用输出部38使监视装置3的显示装置进行第三警告显示作为警报(步骤S12)，回到步骤S4的处理。在此，第三警告显示的意思是，将由图像制作部37制作好的图表图像显示在显示装置4上。
[0069]例 如，与图7B示出的图像中的趋势图a、b对应的时序数据的预测值分别与第一阈值α有交点。在这种情况下，监视部35判断温度值和压力值有可能达到第一阈值，利用时间算出部36计算出温度值达到第一阈值α为止的预测时间。并且，在预测时间比规定时间要短的情况下，监视部35利用输出部38将图6Β示出的图表图像显示在显示装置4上作为第三警告显示。该显示装置4是设置在管理室等多个操作者常驻的场所中的大型显示装置。因此，通过将包含图6B示出的趋势图的图表图像显示在显示装置4上，操作者能够掌握物理量的具体状态或物理量达到阈值的可能性，其结果是，能够使多个操作者更有效地识别异常。
[0070]例如，在图7B示出的图表图像中，当前物理量以及预测时间被强调显示。具体来说，在上段图表右侧的空白处，温度的当前值“116.6°C”和达到作为第一阈值的设计上限温度为止的预测时间“12分41秒”以被框i包围的状态被显示。同样地，在下段图表右侧的空白处，压力的当前值“2.43MPa”和达到作为第一阈值的安全阀设定值为止的预测时间“8分8秒”以被框j包围的状态被显示。这样一来，通过对当前物理量以及预测时间进行强调显示，操作者能够更明确地识别危险在迫近。
[0071]另外，监视部35也可以使图7A示出的监视图像显示在监视装置3的显示装置或显示装置4上。在该监视图像中，在示出有可能达到第一阈值α的RlOlD的压力容器的温度值以及压力值的区域k、I内，进行例如红色显示等表示有可能达到第一阈值α、危险进一步迫近的显示。由此，操作者能够识别RlOlD的压力容器的温度值以及压力值产生了异常。
[0072]这种图7Α示出的监视图像或图7Β示出的图表图像的显示可以进行适当地自由设定。例如，也可以使图表图像仅显示在监视装置3的显示装置上，或使图表图像也显示在监视装置3的显示装置上，或使监视图像和图表图像交替显示在监视装置3的显示装置上，或使监视图像和图表图像交替显示在监视装置3的显示装置以及显示装置4上。
[0073]如上所述，根据本实施形态，利用预测部34，基于由传感器11测量到的物理量制作包含将来的物理量预测值的物理量的时序数据，利用时间算出部36，基于该时序数据算出物理量达到第一阈值为止的预测时间，若物理量达到第一阈值为止的预测时间比规定时间要短，则利用输出部38输出将时序数据图表化而得到的趋势图和预测时间作为警报，因此相比于单纯将物理量的测量值和阈值比较的情况，对警报的信赖性就变得更高，因此能够进一步防止漏看警报。又，由于该趋势图和预测时间被作为警报输出，因此能够确认物理量的变化倾向或达到第一阈值为止的时间，相比于得不到这些信息的情况，心理负担得到减轻，因此能够不慌不忙地进行用于消除异常的处理。这些设计的结果是，操作者能够采取适当的应对措施。
[0074][工业应用性]
[0075]本发明可以适用于实施物理量的测量的各种装置或系统。
[0076]符号说明
[0077]Ia~In:控制器，2:控制装置，3:监视装置，4:显示装置，11:传感器，12:执行机构，31:监视对象设定部，32:数据取得部，33:噪声处理部，34:预测部，35:监视部，36:时间算出部，37:图表制作部，38:输出部，39:存储部，39a:监视对象数据，39b:物理量数据，39c:阈值数据，39d:显示数据。
【权利要求】
1.一种监视装置，其特征在于，具有: 取得由传感器测量到的物理量的取得部； 预测部，所述预测部基于由该取得部取得的所述物理量，制作包含将来的所述物理量的预测值的所述物理量的时序数据； 时间算出部，所述时间算出部基于所述时序数据，计算出所述物理量达到第一阈值为止的预测时间；以及 输出部，所述输出部在所述预测时间比规定时间要短时，输出将所述时序数据图表化后而得到的趋势图和所述预测时间。
2.如权利要求1所记载的监视装置，其特征在于， 所述输出部将所述趋势图和所述预测时间输出至其他显示装置。
3.如权利要求1或2所记载的监视装置，其特征在于， 所述时间算出部在所述物理量达到稳定值与所述第一阈值之间的第二阈值时，计算出所述预测时间。
4.一种控制系统，具有: 与工艺设备的构件 相互对应设置的传感器以及执行机构； 控制装置，所述控制装置基于由所述传感器测量到的物理量控制所述执行机构的驱动； 监视装置，所述监视装置基于由所述传感器测量到的物理量对所述构件的状态进行监视；和 显示所述构件的状态的显示装置， 所述控制系统的特征在于， 所述监视装置由权利要求1至3中的任意一项所记载的监视装置构成， 所述输出部将所述趋势图和所述预测时间输出至所述显示装置。
【文档编号】G05B19/418GK104020727SQ201410070406
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年2月27日 优先权日:2013年2月28日
【发明者】小杉光春, 小河守正 申请人:阿自倍尔株式会社