JP3187246B2 - Plant diagnostic system - Google Patents
Plant diagnostic systemInfo
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- JP3187246B2 JP3187246B2 JP08313694A JP8313694A JP3187246B2 JP 3187246 B2 JP3187246 B2 JP 3187246B2 JP 08313694 A JP08313694 A JP 08313694A JP 8313694 A JP8313694 A JP 8313694A JP 3187246 B2 JP3187246 B2 JP 3187246B2
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、化学プラントや鉄鋼プ
ラント等を構成する各種計器の異常や、プロセスの異常
(プロセス自身の異常,オペレータの誤った操作に基づ
く異常,プロセス機器あるいは制御機器の故障に基づく
異常)を診断するプラント診断システムに関し、更に詳
しくは、プロセスの状態に応じて診断規則を調整するこ
とで、各種の異常を正確に診断できるようにしたプラン
ト診断システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an abnormality of various instruments constituting a chemical plant, a steel plant, etc. More specifically, the present invention relates to a plant diagnostic system that can diagnose various abnormalities accurately by adjusting a diagnostic rule according to a process state.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、鉄鋼や化学等のあらゆる分野に用
いられているプラントは、計算機によるプロセス制御シ
ステムにより自動化され、人間(オペレータ)は中央の
制御室に居て、生産管理,運転管理,安全管理,設備管
理等の作業を重点的に行うような体制となっている。2. Description of the Related Art In recent years, plants used in all fields, such as steel and chemicals, are automated by a process control system using a computer, and humans (operators) are located in a central control room, where production management, operation management, The system focuses on operations such as safety management and facility management.
【0003】ところで、このようなプラントにおいて、
プラント異常が発生する原因は、プラントに設置したセ
ンサ等の計器故障、プロセス自体の異常、オペレータの
誤った操作に起因するもの、プロセス機器あるいは制御
機器の故障など様々で、これらの異常を正確に診断でき
ることが望まれる。従来より、予知できない故障原因や
未知の対象の診断に対応できるものとして、モデルベー
ス推論(MBR)を導入したものがある(Van Vliet,E.
C.The NH3expert;「A Model-Based Diagnostic Expert
System for an Ammonia Cooling Plant,made with MARV
IN,」Second Working Paper of the MBRproject,Leide
n;Werkgroep Veiligheid,University of Leiden,1991.
1)。By the way, in such a plant,
There are various causes of plant abnormalities, such as instrument failures of sensors installed in the plant, abnormalities in the process itself, erroneous operations by the operator, and failures in process equipment or control equipment. It is desirable to be able to diagnose. Conventionally, model-based inference (MBR) has been introduced as one that can deal with failures that cannot be predicted or diagnose unknown objects (Van Vliet, E., et al.).
C. The NH3expert; `` A Model-Based Diagnostic Expert
System for an Ammonia Cooling Plant, made with MARV
IN, '' Second Working Paper of the MBRproject, Leide
n; Werkgroep Veiligheid, University of Leiden, 1991.
1).
【0004】また、化学プロセスの挙動をもとにした本
質的な診断作業を汎用化し、システム構築を容易にする
システムも提案されている(富田 外;経験的知識主導
型の化学プラントの異常診断システムの開発,化学工学
論文集,Vol.15,No.2,pp.258-267,1989.2)。Further, a system has been proposed that generalizes essential diagnostic work based on the behavior of a chemical process and facilitates system construction (Tomita, G .; Abnormal diagnosis of chemical plants led by empirical knowledge). System Development, Transactions of Chemical Engineering, Vol.15, No.2, pp.258-267, 1989.2).
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のシステムは、いずれも、プラントの異常診断のために
計器群からの信号をもとにした診断規則を利用するもの
であって、診断規則の記述性に制約があり、システムの
開発に時間がかかること、診断したい対象が多種類に渡
るようなプラントには実際に適用することが困難なこと
等の課題があった。However, each of these systems uses a diagnostic rule based on signals from a group of instruments for abnormality diagnosis of a plant, and describes the diagnostic rule. However, there are problems such as the fact that it is difficult to apply the method to a plant in which there are many types of objects to be diagnosed, such as that it takes a long time to develop the system due to its limitations in terms of performance.
【0006】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、計器異常,プロセス異常の診断規則(範囲)を
定め、簡単にこれらの診断規則を構築することができ、
また、プラントの変更に柔軟に対応することのできるプ
ラント診断システムを提供することを目的とする。[0006] The present invention has been made in view of such a point, it is possible to determine a diagnostic rule (range) of instrument abnormality and process abnormality and to easily construct these diagnostic rules.
It is another object of the present invention to provide a plant diagnostic system that can flexibly respond to a change in a plant.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、プラントを構成する計器の異常やプロセス
の異常を診断するプラント診断システムであって、診断
対象のプラントからの情報を入力すると共に、当該診断
対象のプラントをモデル化したプラントモデルと、プラ
ントの操業状態に応じて適用する異常診断規則を規定し
たテーブルを有し、このテーブルを用い、指定されたプ
ラントの操業状態に従って診断対象となるプラントに適
用する異常診断規則を抽出する推論手段と、前記プラン
トモデルから出力される情報を受け、前記推論処理手段
により指定された異常診断規則に従ってプラントの診断
を行う診断手段とを設けたことを特徴とするプラント診
断システムである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention for achieving the above object is a plant diagnosis system for diagnosing an abnormality of an instrument or a process constituting a plant, and inputs information from a plant to be diagnosed. And a table that defines a plant model in which the plant to be diagnosed is modeled and an abnormality diagnosis rule to be applied according to the operation state of the plant. Using this table, diagnosis is performed according to the operation state of the specified plant. Inference means for extracting an abnormality diagnosis rule applied to a target plant, and diagnosis means for receiving information output from the plant model and diagnosing the plant according to the abnormality diagnosis rule specified by the inference processing means are provided. This is a plant diagnostic system characterized by the following.
【0008】[0008]
【作用】プラントが異常となる原因は、計器の故障,プ
ロセス自身の異常等がある。診断手段には、計器の故障
やプロセス異常に基づく診断が最適にできるように複数
個の診断手段が用意されており、これらの診断手段に適
用する異常診断規則が、プラントの操業状態に応じてテ
ーブルにあらかじめ記述されている。[Function] Causes of an abnormal plant include an instrument failure, an abnormality of the process itself, and the like. The diagnostic means is provided with a plurality of diagnostic means so that diagnosis based on instrument failures and process abnormalities can be optimized, and an abnormality diagnostic rule applied to these diagnostic means depends on the operating state of the plant. It is described in the table in advance.
【0009】推論手段は、このテーブルを用い指定され
たプラントの操業状態に応じて最適な異常診断規則を抽
出し、その異常診断規則を診断手段に適用する。診断手
段は、例えば、計器故障に起因する異常を診断するのに
都合のよい計器故障診断手段とプラント異常の診断に都
合のよいプロセス異常診断手段とを含んでいて、推論手
段から指定された異常診断規則に従い、最適な診断手段
が選ばれプラントモデルからの情報を処理し、プラント
の診断を行う。The inference means extracts the optimum abnormality diagnosis rule according to the operation state of the designated plant using the table, and applies the abnormality diagnosis rule to the diagnosis means. The diagnosing means includes, for example, an instrument failure diagnosing means convenient for diagnosing an abnormality caused by an instrument failure and a process abnormality diagnosing means convenient for diagnosing a plant abnormality. According to the diagnosis rules , the optimum diagnosis means is selected, processes information from the plant model, and diagnoses the plant.
【0010】[0010]
【実施例】以下、図面を用いて本発明の一実施例を詳細
に説明する。図1は、本発明に係わるシステムの構成概
念図である。図において、1は診断対象のプラント側か
ら収集したプラントデータベースで、プラントを構成す
る流量計、バルブ、ポンプ、熱交換器、蒸留塔、パイプ
等の設備機器(デバイス)からの情報により構築されて
いる。診断対象となる設備機器からの情報としては、例
えば、設備機器が流量計や温度計等であれば、流量信
号,温度信号等のプロセス変数であったり、これらの機
器に取り付けられた、例えば、振動センサ,加速度セン
サ,肉厚センサ,アコーステイックエミッション(A
E)センサ等からの機器固有の信号となる。An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram of the configuration of a system according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a plant database collected from a plant to be diagnosed, which is constructed from information from equipment such as flow meters, valves, pumps, heat exchangers, distillation towers, pipes, etc., which constitute the plant. I have. As information from the equipment to be diagnosed, for example, if the equipment is a flow meter, a thermometer, or the like, it is a process variable such as a flow signal, a temperature signal, or attached to these devices. Vibration sensor, acceleration sensor, thickness sensor, acoustic emission (A
E) The signal is a device-specific signal from a sensor or the like.
【0011】2は診断対象のプラントをモデル化したプ
ラントモデルで、プラントデータベース1から、該当す
るプラントデータを入力し、プラント診断に必要な情報
を出力する。このプラントモデル2は、実際のバルブや
ポンプ等のデバイスをモデル化した複数のデバイスモデ
ル21,22…を、診断対象のプラントに対応するよう
に接続手段23…を介して結合して構成(構築)されて
いる。3はプラントモデル2の構築手段を示している。
このプラントモデル構築手段としては、公知のグラフィ
ックエディタ等の技術が用いられ、複数のデバイスモデ
ルとデバイス接続手段とを適宜用いて、それらを例えば
ワイヤリング作業により結合することで、プラントモデ
ルが構築できるようになっている。Reference numeral 2 denotes a plant model in which a plant to be diagnosed is modeled. Applicable plant data is input from the plant database 1 and information necessary for plant diagnosis is output. The plant model 2 is constructed (constructed) by connecting a plurality of device models 21, 22,... That model actual devices such as valves and pumps via connecting means 23 so as to correspond to a plant to be diagnosed. ) Has been. Reference numeral 3 denotes a means for constructing the plant model 2.
As the plant model construction means, a known graphic editor or the like technique is used, and a plurality of device models and device connection means are appropriately used, and these are connected by, for example, a wiring operation so that a plant model can be constructed. It has become.
【0012】ここで、各デバイスモデル21,22…に
は、プラントデータベース1から与えられるプロセス変
数(計測値が設定される変数)やインスタンス変数(デ
バイス固有の内部変数)、状態変数(状態固有に設定さ
れる変数)が設定できるようになっている。また、その
デバイスの異常を検知する異常制約条件,そのデバイス
が正常に動作している時に成立する正常制約条件,プロ
セス異常のための診断伝播方法を指定する推論メソッド
等が登録(記述)できるようになっている。Each of the device models 21, 22,... Has process variables (variables for which measured values are set), instance variables (device-specific internal variables), and state variables (state-specific Variable to be set) can be set. In addition, it is possible to register (describe) an abnormal constraint condition for detecting an abnormality of the device, a normal constraint condition that is satisfied when the device is operating normally, and an inference method for specifying a diagnosis propagation method for a process error. It has become.
【0013】4はユーザインターフェース部で、CRT
やキーボードを含み、これらを操作することで、プラン
ト構築手段3を介してプラントモデル2を構築したり、
プラントの操業状態やプラント診断の起動を入力した
り、また、診断結果や各データベース等を監視すること
ができるようにしている。5は推論手段で、プラントの
操業状態に応じて最適な異常診断規則(範囲)を規定し
たテーブル50を有し、このテーブルを用いて診断対象
となるプラントに適用する異常診断規則を推論するよう
に構成されている。異常診断規則はテーブル全体をさし
ている。推論手段5に与えられるプラントの操業状態
は、実プラントの操業状態と対応するものであって、例
えば、ユーザインターフェース部4からオペレータが指
定したり、あるいは実プラントを制御している制御装置
から与えられるものでもよい。Reference numeral 4 denotes a user interface unit.
And a keyboard, and by operating these, the plant model 2 can be constructed via the plant construction means 3,
The operation status of the plant and the start of the plant diagnosis can be inputted, and the diagnosis result and each database can be monitored. Reference numeral 5 denotes inference means having a table 50 defining an optimum abnormality diagnosis rule (range) according to the operation state of the plant, and using this table to infer an abnormality diagnosis rule to be applied to a plant to be diagnosed. Is configured. Anomaly diagnosis rules refer to the entire table
ing. The operating state of the plant given to the inference means 5 corresponds to the operating state of the actual plant. For example, the operating state is specified by the operator from the user interface unit 4 or given from the control device controlling the actual plant. May be used.
【0014】6は診断手段で、プラントモデル2から出
力される情報を受け、推論手段5により指定された異常
診断規則に従ってプラントの診断を行う機能を有してい
る。この診断手段6は、ここでは、プラントを構成して
いる計器(流量計や温度計などの計器)故障を診断する
のに都合のよい計器故障診断手段61と、プロセスの異
常を診断するのに都合のよいプロセス異常診断手段62
とが設けられている。Numeral 6 denotes a diagnostic unit which receives information output from the plant model 2 and receives an abnormality designated by the inference unit 5.
It has a function of diagnosing the plant according to the diagnostic rules . The diagnostic means 6 includes an instrument failure diagnostic means 61 which is convenient for diagnosing a failure of an instrument (a meter such as a flow meter or a thermometer) constituting the plant, and a diagnostic instrument 6 for diagnosing a process abnormality. Convenient process abnormality diagnosis means 62
Are provided.
【0015】図2は、推論手段5が用いるテーブル50
の一例を示す図である。テーブルの横軸は、プラント操
業状態(プラント運転上の状態を意味しており、装置群
の制御目標値により特徴付けられるもので、例えば、ス
タートアップ運転状態,定常運転状態,シャツトダウン
運転状態がある)がトリー構造的に定義され、縦軸は各
デバイスが定義されている。このことから、一般的なプ
ラントの操業状態が横軸になり、デバイスに対する汎用
的な項目が縦軸になるために、このテーブルは、どのよ
うなプラントにも対応可能である。上位の状態で定義さ
れた内容は、下位情報優先でマージされて下位状態で利
用できるようにしてある。そして、各状態に対して、各
デバイス毎に利用される状態変数値群,有効な異常制約
条件,その監視(評価)周期,有効な正常制約条件,有
効な異常診断方法等が登録(記述)されている。従っ
て、各デバイスは、それぞれプラントの操業状態に応じ
て診断に必要な条件,値がそれぞれ設定されることとな
る。FIG. 2 shows a table 50 used by the inference means 5.
It is a figure showing an example of. The horizontal axis of the table indicates the plant operation state (meaning the state of the plant operation and is characterized by the control target value of the device group. For example, there are a startup operation state, a steady operation state, and a shut down operation state. ) Is defined in a tree structure, and each device is defined on the vertical axis. For this reason, general
The horizontal axis shows the operating state of the runt, and the general
Because the vertical items are on the vertical axis, this table
It is possible to cope with such a plant. The contents defined in the upper state are merged with lower information priority and can be used in the lower state. Then, for each state, a state variable group used for each device, a valid abnormality constraint
A condition , its monitoring (evaluation) cycle, a valid normal constraint condition, a valid abnormality diagnosis method, and the like are registered (described). Therefore, conditions and values necessary for diagnosis are set for each device according to the operation state of the plant.
【0016】この様に構成した装置の動作を次に説明す
る。まず、診断に先立って、診断対象となっている実プ
ラントを模擬したプラントモデル2をプラント構築手段
3により構築する。これは、各デバイスのポートをデバ
イス接続手段で結合し、プロセス状態等を定義すること
で簡単に構築できる。また、新規デバイスの定義あるい
はデバイス情報等を追加することも可能である。The operation of the apparatus having the above-mentioned structure will be described below. First, prior to the diagnosis, a plant model 2 simulating the actual plant to be diagnosed is constructed by the plant construction means 3. This can be easily established by connecting the ports of the respective devices by device connection means and defining the process status and the like. It is also possible to add a new device definition or device information.
【0017】プラントの運転がスタートすると、実プラ
ントからプロセスデータが収集され、該当するプロセス
データがプラントモデル2にそれぞれ与えられる。推論
手段5は、ユーザインターフェース部4あるいは制御装
置等から、実プラントの操業状態に関する情報と、推論
起動指令とが与えられて、以下の手順により推論処理を
実行する。 (a)テーブル50に従って、指定されているプラント
の操業状態の各デバイスに設定されている異常制約条件
を取り出す(上位状態で定義された内容を下位情報優先
でマージした全ての制約条件を取り出す)。異常制約条
件はテーブルの記述事項の1つである。 (b)各デバイスの各異常制約条件を、指定されている
監視周期に従って評価する。ここでの評価の結果、条件
が成立した場合、次の(c)のステップに移行する。 (c)成立した異常制約条件に対して、計器故障診断手
段61により計器故障の診断を行う。この計器故障診断
手段61は、プラントモデル2内の各デバイスモデルが
扱う情報(プロセス変数値)の信頼性を検証するもの
で、矛盾が検出されると、そのプロセス変数を含む計器
が故障あるいは異常と判断する。 (d)前記(c)のステップにおいて、計器異常が検出
された場合、そのことをユーザインターフェース部4を
介してオペレータ等に通知する。その後も推論処理を実
行する場合は、(b)のステップに戻る。また、(c)
のステップにおいて、全ての変数値が検証され、異常が
検出されない場合は、次のステップに移行する。 (e)(b)のステップにおいて成立した異常制約条件
に対して、プロセス異常診断手段62によりプロセス異
常の診断を行う。このプロセス異常診断手段62は、プ
ロセスの異常を推論手段5から与えられる推論メソッド
定義に従って、デバイス接続手段を介して相互に接続さ
れたデバイス間を伝播して診断を行うこととなる。 (f)前記(e)のステップでの診断結果をユーザイン
ターフェース部4を介してオペレータ等に通知する。 (g)引続き推論を続行する場合は、(b)のステップ
に戻る。上記した(a)〜(g)のステップは、異常制
約条件が評価され処理される手順である。評価の仕方
は、デバイスのプロセス変数、インスタンス変数、状態
変数の値が正常か異常か(正常値の範囲内に入っている
かどうか)を判断することによって行う。 When the operation of the plant starts, process data is collected from the actual plant, and the corresponding process data is given to the plant model 2. Inference means 5, from the user interface unit 4 or the control device or the like, and information about the operation state of the real plant, reasoning
A start instruction is given, and an inference process is executed according to the following procedure. (A) Extract abnormal constraint conditions set for each device in the operation state of the specified plant according to the table 50 (extract all constraint conditions obtained by merging the contents defined in the upper state with lower information priority). . Abnormal constraint
The item is one of the items described in the table. (B) Evaluate each abnormality constraint condition of each device according to a specified monitoring cycle. As a result of the evaluation, if the condition is satisfied, the process proceeds to the next step (c). (C) Diagnosis of an instrument failure is performed by the instrument failure diagnosis means 61 with respect to the established abnormal constraint condition. The instrument failure diagnosis means 61 verifies the reliability of information (process variable value) handled by each device model in the plant model 2. When inconsistency is detected, the instrument including the process variable fails or is abnormal. Judge. (D) When an instrument abnormality is detected in the step (c), the fact is notified to an operator or the like via the user interface unit 4. Thereafter, when the inference processing is executed, the process returns to the step (b). (C)
In the step, all the variable values are verified, and if no abnormality is detected, the process proceeds to the next step. (E) Diagnosis of a process abnormality is performed by the process abnormality diagnosing means 62 with respect to the abnormality constraint condition established in the step (b). The process abnormality diagnosing unit 62 diagnoses the process abnormality by propagating between the devices connected to each other via the device connection unit in accordance with the inference method definition given from the inference unit 5. (F) Notifying the operator or the like of the diagnosis result in the step (e) via the user interface unit 4. (G) To continue the inference, the process returns to the step (b). The above-mentioned steps (a) to (g)
This is the procedure by which the conditions are evaluated and processed. How to evaluate
Is the device process variable, instance variable, state
Whether the value of the variable is normal or abnormal (is within the range of normal values)
Or not).
【0018】図3は、計器故障診断手段7の一例を示す
機能ブロック図である。この図において、プロセス変数
取り出し手段71は、推論起動条件が成立した場合に、
起動条件が参照しているプロセス変数群をプラントモデ
ル2から取り出す。異常検知手段72は、推論手段5か
らの指示でテーブル50から与えられる異常診断規則
(異常制約条件,正常制約条件)に従って、プラントモ
デル2から取り出したプロセス変数等を評価し、成立し
た異常制約条件を異常計器判断手段73に伝達する。FIG. 3 shows an example of the instrument failure diagnosis means 7.
It is a functional block diagram. In this figure, the process variables
The take-out means 71Inference start conditionIs satisfied,
The process variable group referenced by the start condition is
Take out of file 2. The abnormality detecting means 72 is the inference means 5
Given from table 50 by these instructionsAbnormal diagnosis rules
(Abnormal constraints, normal constraints)
Evaluate the process variables, etc. extracted from Dell 2 and establish
The abnormal constraint condition is transmitted to the abnormal instrument determining means 73.
【0019】異常計器判断手段73は、伝達された異常
制約条件を受け、以下の手順により、計器故障を判断す
る。 (a)異常検知手段から伝達された異常制約条件を取り
出す。 (b)取り出した異常制約条件に関連するプロセス変数
をデバイスの結合関係から検出する。即ち、異常制約条
件で参照されるポートを介した他のデバイスのプロセス
変数を抽出する。 (c)すべてのデバイスの正常制約条件に対して、直接
あるいはポートを介して、(b)のステップで抽出した
プロセス変数を参照している正常制約条件を取り出す。 (d)取り出した正常制約条件の中で、異常制約条件が
参照している変数群を全て含んでいる条件は除外する。
これは、取り出した制約条件の中で参照しているプロセ
ス変数が全て信頼できないために、判断に加えないとい
う意味である。 (e)取り出された正常制約条件群をすべて評価し、す
べての条件が成立する場合、計器群は全て正常であると
判断する。また、すべての条件が成立しない場合、その
条件群が参照しているプロセス変数を取り出す。 (f)そのプロセス変数を定義しているデバイスを異常
計器と特定・判断する。上述した手順が計器故障診断手
段が検証する際に、矛盾が検出される例である。 The abnormal instrument judging means 73 receives the transmitted abnormal constraint condition, and judges an instrument failure by the following procedure. (A) Take out the abnormality constraint condition transmitted from the abnormality detection means. (B) Detecting process variables related to the extracted abnormal constraint condition from the connection relationship of the devices. That is, the process variable of another device via the port referred to by the abnormality constraint condition is extracted. (C) With respect to the normal constraints of all the devices, the normal constraints referring to the process variables extracted in the step (b) are taken out directly or through a port. (D) Among the extracted normal constraints, the conditions that include all the variable groups referred to by the abnormal constraints are excluded.
This is the process referenced in the retrieved constraints.
All variables are unreliable and must be added to judgment
It means. (E) All the extracted normal constraint condition groups are evaluated, and if all the conditions are satisfied, it is determined that all the instrument groups are normal. If all the conditions are not satisfied, the process variables referenced by the group of conditions are extracted. (F) The device defining the process variable is specified and determined as an abnormal instrument. The above procedure is the instrument failure diagnosis procedure.
This is an example in which inconsistencies are detected when the column verifies.
【0020】図4は、プロセス診断手段8の一例を示す
機能ブロック図である。この図において、異常検知手段
81は、ユーザインターフェース部4からの推論起動指
令を受け、デバイスの異常制約条件を評価し、成立した
異常制約条件をプロセス異常推論手段82に伝達する。
プロセス異常推論手段82は、伝達された異常制約条件
に対応する異常診断方法(推論メソッド定義)を検索す
る。そして、検索された異常診断方法(推論メソッド定
義)に従って、ポートに接続されたデバイス間を伝播し
て診断を行う。異常診断は、異常制約条件をトリガーと
して診断を開始し、推論メソッドが連鎖して実行され
る。このように診断を連鎖して実行する方法が診断伝搬
方法である。 FIG. 4 is a functional block diagram showing an example of the process diagnosis means 8. In this figure, the abnormality detection means 81 receives an inference start command from the user interface unit 4, evaluates the abnormality restriction conditions of the device, and transmits the established abnormality restriction conditions to the process abnormality inference means 82.
The process abnormality inference means 82 searches for an abnormality diagnosis method (inference method definition) corresponding to the transmitted abnormality constraint condition. Then, in accordance with the searched abnormality diagnosis method (inference method definition), diagnosis is performed by propagating between devices connected to the port. Anomaly diagnosis triggers anomaly constraints
And start the diagnosis, and the inference method
You. The method of chaining diagnostics in this way is diagnostic propagation
Is the way.
【0021】ここで、プロセス異常推論手段82に伝達
される異常制約条件と、検索される異常推論メソッド
は、以下のように記述される。 頭部:- 本体1,本体2,本体3,…,本体N. 異常制約条件は、頭部が識別名(タグ)本体が評価式で
表される。推論が起動されると、評価式が評価され、成
立した場合、そのタグで表される異常が生じていること
を意味する。Here, the abnormality constraint condition transmitted to the process abnormality inference means 82 and the abnormality inference method to be searched are described as follows. Head:-body 1, body 2, body 3, ..., body N. The abnormal constraint condition is such that the head is an identifier (tag) and the body is an evaluation expression. When the inference is activated, the evaluation expression is evaluated. If the expression is satisfied, it means that an abnormality represented by the tag has occurred.
【0022】例えば、異常制約条件が、violationTAG:
-{evalForm}で表される場合、{}で囲まれた評価式e
valFormが成立した時、異常状態タグviolationTAGの条
件が成立していることを意味する。評価式evalFormが成
立した時とは、例えばプロ セス変数が上限値よりも大き
いときである。評価式とは、プロセス変数の値が正常か
異常か判断する式で、例えばプロセス変数と上限値の大
小関係を比較する式である。また、例えば、正常制約条
件が、constraintTAG:-{evalForm}で表される場合、
評価式evalFormが成立した時、正常状態タグconstraint
TAGの条件が成立していることを意味する。For example, if the abnormal constraint is a violationTAG:
-When expressed by {evalForm}, evaluation expression e enclosed by {}
When valForm is satisfied, it means that the condition of the abnormal state tag violationTAG is satisfied. Evaluation formula evalForm
The when standing, for example, process variable is greater than the upper limit value
It is time. An evaluation formula is used to determine whether the value of a process variable is normal.
An expression used to determine whether an error has occurred.
This is an expression for comparing small relations. Also, for example, when the normal constraint condition is represented by constraintTAG:-{evalForm},
When the evaluation expression evalForm is established, the normal state tag constraint
It means that the TAG condition is satisfied.
【0023】異常推論メソッドは、頭部が識別名(タ
グ)で、本体が複数の要素の論理積で表現される。即
ち、head:-cond1,cond2,…,condN,で表され、本体
の要素であるcondは、タグあるいは評価式である。ここ
で、異常が生ずると、そのタグと一致する頭部を持つ異
常推論方法の本体部分の評価が行われる。本体の要素が
タグで表された場合、対応するタグを頭部とする異常推
論方法を選択し、その本体が再帰的に評価されてゆく。
タグは自分のデバイス内の他の推論方法から起動される
場合と、他デバイスからポートを通じて起動される場合
とがある。The anomaly inference method has an identification name (tag) at the head and a logical product of a plurality of elements at the body. That is, head: represented by -cond1, cond2, ..., condN, and the element cond of the main body is a tag or an evaluation expression. Here, if an abnormality occurs, the main body of the abnormality inference method having a head that matches the tag is evaluated. When an element of the main body is represented by a tag, an abnormal inference method using the corresponding tag as a head is selected, and the main body is evaluated recursively.
A tag may be activated from another inference method in its own device, or may be activated from another device through a port.
【0024】本体のタグで他のデバイスの推論メソッド
に伝播させるためには、タグ@ポート名で表現する。図
5は、推論手段5による推論がどのように連鎖して行く
かを示す動作概念図である。ここでは、デバイスAとデ
バイスBとを出力ポートoutAとinBを介して結合
した簡単なプラントを想定している。In order for the tag of the main body to propagate to the inference method of another device, it is expressed by tag @ port name. FIG. 5 is an operation conceptual diagram showing how the inference by the inference means 5 is chained. Here, a simple plant is assumed in which device A and device B are connected via output ports outA and inB.
【0025】いま、デバイスAに関して、枠で囲んだ異
常制約条件violTagA1の評価式evalFormA1が評価され、
その条件が成立したとする。この場合、異常推論メソッ
ドviolTagA1が起動され、その本体が評価される。本体
の評価は、最初に評価式evalFormA2が評価され、それが
成立すると異常推論メソッドtagA1を検索する。ここ
で、tagA1が検索されると、その本体を評価していく。
検索の結果、tagA1が存在しない場合、その異常推論メ
ソッドtagA1は成立しないものとして、violTagA1を頭部
に持つ他の異常推論メソッドを探索しに行く。もし、存
在しないければ、violTagA1が成立しなかったものと
し、異常原因の推論に失敗したこととなる。Now, regarding the device A, the evaluation expression evalFormA1 of the anomaly constraint condition violTagA1 surrounded by a frame is evaluated,
It is assumed that the condition is satisfied. In this case, the abnormal inference method violTagA1 is activated, and its body is evaluated. In the evaluation of the body, first, the evaluation expression evalFormA2 is evaluated, and when it is satisfied, the abnormal inference method tagA1 is searched. Here, when tagA1 is searched, its body is evaluated.
If tagA1 does not exist as a result of the search, it is determined that the abnormal inference method tagA1 does not hold, and another abnormal inference method having violTagA1 in the head is searched. If it does not exist, it is determined that violTagA1 has not been established, and the inference of the cause of the abnormality has failed.
【0026】図5においては、異常推論メソッドtagA1
を検索し、その本体の評価式{evalFormA3}の評価をは
じめに行い、次に、tagB2@out2の評価を行う。これ
は、デバイスAの出力ポートoutAにつながれている
デバイスBを辿り、その接続されているポートが指定さ
れた異常推論メソッドを探索する。ここでは、異常推論
メソッドtag@inBが探索される。まず、最初に定義され
ている異常推論メソッドが選択され、推論が連鎖して行
き、もし、途中で評価式が成立しない場合、あるいは、
タグが見つからない場合は次の異常推論メソッドtag@i
nBの評価が行われる。この様に、異常原因の探索は、デ
バイス内の異常推論メソッドがポートを介して連鎖して
いくことによって行われる。In FIG. 5, the abnormal inference method tagA1
Is searched, and the evaluation expression {evalFormA3} of its body is evaluated first, and then tagB2 {out2 is evaluated. This traces device B connected to output port outA of device A, and searches for an abnormal inference method in which the connected port is specified. Here, the abnormal inference method tag @ inB is searched. First, the anomaly inference method defined first is selected, and the inference is chained. If the evaluation expression does not hold in the middle, or
If no tag is found, the next abnormal inference method tag @ i
An evaluation of nB is performed. As described above, the search for the cause of the abnormality is performed by chaining the abnormality inference method in the device via the port.
【0027】図6は、デバイスモデル21,22…が扱
っている各種のデータや属性情報を参照する場合の仕組
みを説明するための図である。ここでは、図に示すよう
に、T形パイプ(TwoOutputPipe)P1で接続された3
個の流量計(FlowMeter)FM1,FM2,FM3から
なるプラントであって、流量計FM1の指示値(プロセ
ス量)を参照する場合を想定する。FIG. 6 is a diagram for explaining a mechanism for referring to various data and attribute information handled by the device models 21, 22,. Here, as shown in the figure, the three pipes connected by a T-shaped pipe (TwoOutputPipe) P1
It is assumed that a plant is composed of flow meters FM1, FM2, and FM3, and a reference value (process amount ) of the flow meter FM1 is referred to.
【0028】各デバイス(流量計FlowMeter,パイプTwo
OutputPipe)の各ポート定義は、以下の通りとしてい
る。 FlowMeter <variable> indicatedValue:Number <port> inlet flowRate:=indicatedValue outlet flowRate:=indicatedValue TwoOutputPipe <port> inlet flowRate:=flowRate@outlet1+flowRate@o
utlet2 outlet1 flowRate:=flowRate@inlet−flowRate@out
let2 outlet2 flowRate:=flowRate@inlet−flowRate@out
let1 流量計のデバイス定義FlowMeterでは、入力部
分のinletおよび出力部分のoutletのflo
wRate属性の値を参照する仕組みとしては、指示値
indicatedValueを返すように記述してあ
る。また、T形パイプのデバイス定義TwoOutpu
tPipeでは、入力部分のinletのflowRa
te属性の値を参照する仕組みとして、出力部分のou
tlet1,outlet2のflowRate属性値
の和を計算するように記述し、また、outlet1,
outlet2では、inletの値から他方の出力値
を引くように記述してある。Each device (flow meter FlowMeter, pipe Two)
Each port definition of OutputPipe is as follows. FlowMeter <variable> indicatedValue: Number <port> inlet flowRate: = indicatedValue outlet flowRate: = indicatedValue twoPointRoutletRport
utlet2 outlet1 flowRate: = flowRate @ inlet-flowRate @ out
let2 outlet2 flowRate: = flowRate @ inlet-flowRate @ out
let1 In the flowmeter device definition FlowMeter, the inlet of the input part and the flow of the outlet of the output part
The mechanism for referring to the value of the wRate attribute is described so as to return the indicated value indicatedValue. Also, the device definition TwoOutput for the T-shaped pipe
In tPipe, flowRa of inlet of input part
As a mechanism to refer to the value of the te attribute, the output part ou
It is described that the sum of the flowRate attribute values of “tlet1” and “outlet2” is calculated.
In the description of “outlet2”, the other output value is subtracted from the value of “inlet”.
【0029】この様に記述すると、流量計FM1のou
tletのflowRate属性値の参照は、まず、流
量計FM1のoutletポートと接続されているデバ
イスとそのポートを取り出すことになる。これは、T形
パイプP1のinletポートと同じである。そこで、
そのポートのflowRate属性値を参照するため
に、T形パイプP1の値を参照する仕組みを適用する。
その際、さらに、ポートoutlet1,outlet
2のflowRate属性を参照しているので、流量計
FM2,FM3のinletポートのflowRate
属性の値を参照しに行く。この様に、値参照は、再帰的
に行われ、最終的な値を導出する。なお、この値を導出
の際、ポートが接続されていなかったり、値が参照でき
ない場合、値参照不可とする。In this way, the ou of the flow meter FM1 can be described.
To refer to the flowRate attribute value of “tlet”, first, the device connected to the “outlet” port of the flow meter FM1 and the port thereof are extracted. This is the same as the inlet port of the T-shaped pipe P1. Therefore,
In order to refer to the flowRate attribute value of the port, a mechanism for referring to the value of the T-shaped pipe P1 is applied.
At that time, the ports “outlet1” and “outlet” are further added.
2 refers to the flowRate attribute of the flow meter FM2 and the flowRate of the inlet port of the FM3 and FM3.
Go see the value of the attribute. In this way, the value reference is performed recursively to derive the final value. In deriving this value, if the port is not connected or the value cannot be referred to, the value cannot be referred.
【0030】この様に、結合するデバイスの結合部分に
伝播される各デバイスの情報の属性を参照できるように
構成することで、各デバイスモデルが扱うデータ(値)
を参照する機能をモジュール性よく構築することが可能
となる。また、プラントの構成の変更等に対しても、単
にデバイスの結合関係を変更するだけでよいという効果
がある。As described above, by configuring so as to be able to refer to the attribute of the information of each device transmitted to the coupling portion of the device to be coupled, the data (value) handled by each device model
Can be constructed with good modularity. Also, there is an effect that it is sufficient to simply change the connection relationship of the devices even when the configuration of the plant is changed.
【0031】[0031]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、プラントの運転状況に応じて異常診断の規則を選
択するもので、各種のプロセス異常の診断に最適な規則
が適用されることとなり、正確なプラント診断を行うこ
とができる。また、プラントモデルは、デバイスモデル
をデバイス接続手段(ポート)を介して接続することに
より、診断対象のプラントをモジュール性よく構築する
ことができる。これにより、プラントの構成の変更等に
対して柔軟に対応することができる。As described above in detail, according to the present invention, the rules for abnormality diagnosis are selected according to the operating conditions of the plant, and the most appropriate rules are applied for diagnosis of various process abnormalities. As a result, accurate plant diagnosis can be performed. In the plant model, by connecting the device models via device connection means (ports), a plant to be diagnosed can be constructed with good modularity. Thus, it is possible to flexibly respond to a change in the configuration of the plant and the like.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明に係わるシステムの構成概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of the configuration of a system according to the present invention.
【図2】推論手段が用いるテーブルの一例を示す図であ
る。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a table used by an inference unit.
【図3】計器故障診断手段の一例を示す機能ブロック図
である。FIG. 3 is a functional block diagram illustrating an example of an instrument failure diagnosis unit.
【図4】プロセス診断手段の一例を示す機能ブロック図
である。FIG. 4 is a functional block diagram illustrating an example of a process diagnosis unit.
【図5】推論手段による推論がどのように連鎖して行く
かを示す動作概念図である。FIG. 5 is an operation conceptual diagram showing how inference by an inference unit is chained;
【図6】デバイスモデルが扱っている各種のデータや属
性情報を参照する場合の仕組みを説明するための図であ
る。FIG. 6 is a diagram for explaining a mechanism for referring to various data and attribute information handled by a device model.
1 プラントデータベース 2 プラントモデル 21,22 デバイスモデル 3 プラントモデル構築手段 4 ユーザインターフェース部 5 推論手段 6 診断手段 61 計器故障診断手段 62 プロセス異常診断手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plant database 2 Plant model 21 and 22 Device model 3 Plant model construction means 4 User interface part 5 Inference means 6 Diagnosis means 61 Instrument failure diagnosis means 62 Process abnormality diagnosis means
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平田 康郎 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横 河電機株式会社内 審査官 本郷 徹 (56)参考文献 特開 平7−174617(JP,A) 特開 平1−245332(JP,A) 特開 昭63−4333(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 19/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Yasuo Hirata 2-9-1, Nakamachi, Musashino-shi, Tokyo Yokogawa Electric Co., Ltd. Examiner Toru Hongo (56) References JP-A-7-174617 (JP, A JP-A-1-245332 (JP, A) JP-A-63-4433 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01M 19/00
Claims (5)
の異常を診断するプラント診断システムであって、 診断対象のプラントからの情報を入力すると共に、当該
診断対象のプラントをモデル化したプラントモデルと、 プラントの操業状態に応じて適用する異常診断規則を記
述したテーブルを有し、このテーブルを用い、指定され
たプラントの操業状態に従って診断対象となるプラント
に適用する異常診断規則を抽出する推論手段と、 前記プラントモデルから出力される情報を受け、前記推
論手段により指定された異常診断規則に従ってプラント
の診断を行う診断手段とを設けたことを特徴とするプラ
ント診断システム。1. A plant diagnosis system for diagnosing an abnormality of an instrument or a process constituting a plant, wherein information from the plant to be diagnosed is input, and a plant model which models the plant to be diagnosed is provided. An inference means for extracting an abnormality diagnosis rule to be applied to a plant to be diagnosed according to the operation state of a specified plant using the table and having a table in which abnormality diagnosis rules to be applied according to the operation state of the plant are described. When receives information output from the plant model, the estimated
A diagnostic means for diagnosing the plant in accordance with the abnormality diagnosis rule specified by the logical means .
をデバイス接続手段を介して結合して構築され、各デバ
イスモデルは、プロセス変数、デバイス固有の内部変
数、デバイスの異常を検知する異常制約条件,そのデバ
イスが正常に動作している時に成立する正常制約条件,
プロセス異常のための診断伝播方法を指定する推論メソ
ッドが記述できるように構成されている請求項1のプラ
ント診断システム。2. A plant model is constructed by connecting a plurality of device models via device connection means. Each device model includes a process variable, a device-specific internal variable, an abnormality constraint condition for detecting an abnormality of the device, Normal constraint conditions that are satisfied when the device is operating normally,
2. The plant diagnosis system according to claim 1, wherein an inference method for specifying a diagnosis propagation method for a process abnormality can be described.
合のよい計器故障診断手段とプラント異常の診断に都合
のよいプロセス異常診断手段とを含んでおり、 前記計器故障診断手段は、異常制約条件 が参照しているプロセス変数群をプラント
モデルから取り出すプロセス変数取り出し手段と、 推論手段からの指示でテーブルから与えられる異常診断
規則に従って、プラントモデルから取り出したプロセス
変数を評価する異常検知手段と、 異常検知手段で成立した異常制約条件を受け計器故障を
診断する異常計器判断手段とで構成されることを特徴と
する請求項1のプラント診断システム。3. The diagnostic means includes an instrument failure diagnostic means which is convenient due to an instrument failure and a process abnormality diagnostic means which is convenient for diagnosis of a plant abnormality. A process variable retrieval unit that retrieves the process variable group referred to by the abnormal constraint condition from the plant model, and an abnormality diagnosis that is given from a table based on an instruction from the inference unit
An abnormality detecting means for evaluating a process variable extracted from a plant model according to a rule , and an abnormal instrument judging means for diagnosing an instrument failure in response to an abnormal constraint condition established by the abnormality detecting means. 1 plant diagnostic system.
合のよい計器故障診断手段とプラント異常の診断に都合
のよいプロセス異常診断手段とを含んでおり、 前記プロセス異常診断手段は、 推論起動指令を受けデバイスの異常制約条件を評価する
異常検知手段と、 異常検知手段で成立した異常制約条件を受け、当該異常
制約条件に対応する推論メソッド定義を検索し、検索さ
れた推論メソッド定義に従ってポートに接続されたデバ
イス間を伝播して診断を行うプロセス異常推論手段とで
構成されることを特徴とする請求項1のプラント診断シ
ステム。4. The diagnosis means includes an instrument failure diagnosis means which is convenient due to a failure of the instrument and a process abnormality diagnosis means which is convenient for diagnosis of a plant abnormality. Anomaly detection means for receiving an inference start command to evaluate anomaly constraint conditions of a device; receiving an anomaly constraint condition established by the anomaly detection means, searching for an inference method definition corresponding to the anomaly constraint condition; 2. A plant diagnosis system according to claim 1, further comprising a process abnormality inference means for performing diagnosis by propagating between devices connected to the ports according to the following.
をデバイス接続手段を介して結合して構築され、各デバ
イスモデルは、その結合部分に結合先に伝播する情報の
属性を参照できるように構成されていることを特徴とす
る請求項1のプラント診断システム。5. A plant model is constructed by connecting a plurality of device models via device connection means, and each device model is configured such that its connection portion can refer to an attribute of information transmitted to a connection destination. The plant diagnostic system according to claim 1, wherein:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08313694A JP3187246B2 (en) | 1994-04-21 | 1994-04-21 | Plant diagnostic system |
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---|---|---|---|
JP08313694A JP3187246B2 (en) | 1994-04-21 | 1994-04-21 | Plant diagnostic system |
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---|---|
JPH07294389A JPH07294389A (en) | 1995-11-10 |
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ID=13793795
Family Applications (1)
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Families Citing this family (2)
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US11397655B2 (en) * | 2017-02-24 | 2022-07-26 | Hitachi, Ltd. | Abnormality diagnosis system that reconfigures a diagnostic program based on an optimal diagnosis procedure found by comparing a plurality of diagnosis procedures |
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1994
- 1994-04-21 JP JP08313694A patent/JP3187246B2/en not_active Expired - Fee Related
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