(57)【要約】【課題】  複数台の電力変換装置を関連付けて故障解析を行うことが可能となるプラントドライブの監視システムを提供する。【解決手段】  夫々監視用トレンドデータを保存する手段を有する複数台の電力変換装置１と、これらの監視を行うプロセスコントローラ６と、プロセスコントローラと電力変換装置間の通信を行うネットワーク装置９とで構成し、夫々の電力変換装置は、自らの故障信号で自らのトレンドデータを保存し、プロセスコントローラ６は、電力変換装置のうちの１台の電力変換装置の故障信号を受信したとき、当該電力変換装置のトレンドデータを収集し、予め定められた他の周辺電力変換装置へトレンドデータ保存指令を送信して当該周辺電力変換装置からトレンドデータを受信し、更にこのように収集された当該電力変換装置及び当該周辺電力変換装置のトレンドデータを編集するようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
夫々複数の運転情報から成る監視用トレンドデータを保存する手段を有する複数台の交流電動機駆動用電力変換装置と、
前記電力変換装置の制御及び監視を行うプロセスコントローラと、
前記プロセスコントローラと前記電力変換装置間の情報通信を行うネットワーク装置と
から構成され、
前記夫々の電力変換装置は、自らの故障信号またはトレンドデータ保存要求信号の受信に基づき、自らのトレンドデータを保存するトレンドデータ保存手段と、
前記プロセスコントローラからの送信要求に基づいて前記保存されたトレンドデータを送信するトレンドデータ送信手段と
を具備し、
前記プロセスコントローラは、
前記複数台の電力変換装置のうちの１台の電力変換装置の故障信号またはトレンドデータ保存要求信号を受信したとき、前記１台の電力変換装置のトレンドデータを収集する当該装置トレンドデータ収集手段と、予め定められた他の周辺電力変換装置へトレンドデータ保存指令を送信して当該周辺電力変換装置からトレンドデータを受信する周辺装置トレンドデータ収集手段と
を備え、
更に、前記収集された当該電力変換装置及び当該周辺電力変換装置のトレンドデータを編集するトレンドデータ編集手段を有することを特徴とするプラントドライブの監視装置。
【請求項２】
夫々複数の運転情報から成るトレンドデータを保存する手段を有する複数台の交流電動機駆動用電力変換装置と、
前記電力変換装置の制御及び監視を行うプロセスコントローラと、
前記プロセスコントローラと前記電力変換装置間の情報通信を行うネットワーク装置と
から構成され、
前記夫々の電力変換装置は、自らの故障信号またはトレンドデータ保存要求信号の受信に基づき、
自らのトレンドデータを保存するトレンドデータ保存手段と、前記プロセスコントローラからの送信要求に基づいて前記保存されたトレンドデータを送信するトレンドデータ送信手段と、予め定められた他の周辺電力変換装置へトレンドデータ保存指令を送信する手段と
を具備し、
前記プロセスコントローラは、
前記複数台の電力変換装置のうちの１台の電力変換装置の故障信号またはトレンドデータ保存要求信号を受信したとき、前記１台の電力変換装置のトレンドデータを収集する当該装置トレンドデータ収集手段と、前記予め定められた他の周辺電力変換装置のトレンドデータを収集する周辺装置トレンドデータ収集手段と、
を備え、
更に前記収集された当該電力変換装置及び当該周辺電力変換装置のトレンドデータを編集するトレンドデータ編集手段を有することを特徴とするプラントドライブの監視装置。
【請求項３】
前記トレンドデータ編集手段は、
前記収集された当該電力変換装置及び当該周辺電力変換装置のトレンドデータのうち、共通のトレンドデータを用いて異なる電力変換装置の間のトレンドデータの時間軸を調整する時間軸調整手段を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラントドライブの監視装置。
【請求項４】
前記共通のトレンドデータは共通電源の直流電圧であることを特徴とする請求項３に記載のプラントドライブの監視装置。
【請求項５】
夫々複数の運転情報から成るトレンドデータを保存する手段を有する複数台の交流電動機駆動用電力変換装置と、
前記電力変換装置の制御及び監視を行うプロセスコントローラと、
前記プロセスコントローラと前記電力変換装置間の情報通信を行うネットワーク装置と
から構成され、
前記夫々の電力変換装置は、自らの故障信号またはトレンドデータ保存要求信号の受信に基づき、自らのトレンドデータを保存し、この保存されたトレンドデータは前記プロセスコントローラからの送信要求に基づいて送信され、
前記プロセスコントローラが前記複数台の電力変換装置のうちの１台の電力変換装置の故障信号またはトレンドデータ保存要求信号を受信したとき、
前記プロセスコントローラは前記１台の電力変換装置のトレンドデータを収集し、予め定められた他の周辺電力変換装置へトレンドデータ保存指令を送信して当該周辺電力変換装置からトレンドデータを受信し、
更に前記プロセスコントローラは前記収集された当該電力変換装置及び当該周辺電力変換装置のトレンドデータを故障解析あるいは運転状況把握に適したように編集して表示するようにしたことを特徴とするプラントドライブの監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電力変換装置とそれらを監視するプロセスコントローラにより構成されるプラントドライブの監視システム及び監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントで使用されている電気機器のうち、電動機を駆動するための電力変換装置は、機器の故障解析或いは運転状況を把握するため、指令にあたる各基準信号や実データにあたる出力フィードバック信号をトレンドデータとして保存させる機能を有している。尚、故障発生以前のデータも必要なため、常にある所定時間分のデータを保存するように構成している。
【０００３】
機器の故障が発生したとき或いは運転状況把握の要求があったとき、故障信号またはトレンドデータ保存指令信号を受信する直前・直後のデータをトレンドデータとして保存・再生し、これを元に故障を解析していた。このトレンドデータはネットワークを介してプロセスコントローラ或いはパソコン等の他のツールにより読み取られ利用されていた。
【０００４】
例えば、製鉄プラントや製紙プラントで使用される従来の電力変換装置の監視システムにおける故障時のトレンドデータ保存・再生は以下のように行っている。
【０００５】
電力変換装置は、共通電源の交流または直流電力を任意の電圧・周波数の交流に変換する電力変換部と、この電力変換部を制御する制御回路とから構成されている。この制御回路は、通常、システム上位に位置するプロセスコントローラから外部指令を受け、電動機の速度或いはトルクが所望の値となるように制御している。この制御には電動機電圧、電流そして速度等の信号がフィードバック信号として用いられる構成となっている。
【０００６】
また、電力変換装置にトレンドデータ記憶／再生機能を持たせ、常に前述の外部指令等のシーケンス信号、そしてフィードバック信号、或いは電力変換装置内の各部の電圧、電流等の信号を内部メモリに所定の時間テンポラリなデータとして記憶する構成となっている。そして、故障が発生したとき、或いは任意のタイミングで装置の運転状況の確認のためのトレンドデータ保存要求があったときには、その内部メモリにあるテンポラリ履歴データをトレンドデータとして保存し、プラントの監視装置にあたるプロセスコントローラや他のツールにそれらを送信し、このトレンドデータを提供していた（例えば非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】中村、阿部、宮崎「インテリジェント化が進むプラントドライブ装置」、東芝レビューＶｏｌ５５Ｎｏ７、２０００年７月１日、Ｐ２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献１に記されているような複数台の電力変換装置が適用される従来のシステムにおいては、各々の電力変換装置は他の電力変換装置と関係なく独立して自らの故障発生に対応して自らのトレンドデータを保存・再生するようにしていた。
【０００８】
しかるに、鉄鋼や製紙などのプラントドライブシステムにおいては、隣接し合う電力変換装置の動きが密接に絡まりあっており、故障解析に当たって、故障発生前後の隣接する電力変換装置のトレンドデータが必要となる場合も稀ではない。
【０００９】
また、仮に故障が連鎖的に発生し、隣接する電力変換装置のトレンドデータが採取された場合であっても、故障発生順序などを特定するため、異なる電力変換装置のトレンドデータ同士を簡単に比較する機能を有していないため故障解析が困難であった。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みて為されたもので、複数台の電力変換装置を関連付けて故障解析を行うことが可能となるプラントドライブの監視システム及び監視方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の第１の発明であるプラントドライブの監視装置は、
夫々複数の運転情報から成る監視用トレンドデータを保存する手段を有する複数台の交流電動機駆動用電力変換装置と、前記電力変換装置の制御及び監視を行うプロセスコントローラと、前記プロセスコントローラと前記電力変換装置間の情報通信を行うネットワーク装置とから構成され、前記夫々の電力変換装置は、自らの故障信号またはトレンドデータ保存要求信号の受信に基づき、自らのトレンドデータを保存するトレンドデータ保存手段と、前記プロセスコントローラからの送信要求に基づいて前記保存されたトレンドデータを送信するトレンドデータ送信手段とを具備し、前記プロセスコントローラは、前記複数台の電力変換装置のうちの１台の電力変換装置の故障信号またはトレンドデータ保存要求信号を受信したとき、前記１台の電力変換装置のトレンドデータを収集する当該装置トレンドデータ収集手段と、予め定められた他の周辺電力変換装置へトレンドデータ保存指令を送信して当該周辺電力変換装置からトレンドデータを受信する周辺装置トレンドデータ収集手段とを備え、更に前記収集された当該電力変換装置及び当該周辺電力変換装置のトレンドデータを編集するトレンドデータ編集手段を有することを特徴としている。
【００１２】
また本発明の第２の発明であるプラントドライブの監視方法は、夫々複数の運転情報から成るトレンドデータを保存する手段を有する複数台の交流電動機駆動用電力変換装置と、前記電力変換装置の制御及び監視を行うプロセスコントローラと、前記プロセスコントローラと前記電力変換装置間の情報通信を行うネットワーク装置とから構成され、前記夫々の電力変換装置は、自らの故障信号またはトレンドデータ保存要求信号の受信に基づき、自らのトレンドデータを保存し、この保存されたトレンドデータは前記プロセスコントローラからの送信要求に基づいて送信され、前記プロセスコントローラが前記複数台の電力変換装置のうちの１台の電力変換装置の故障信号またはトレンドデータ保存要求信号を受信したとき、前記プロセスコントローラは前記１台の電力変換装置のトレンドデータを収集し、前記プロセスコントローラは予め定められた他の周辺電力変換装置へトレンドデータ保存指令を送信して当該周辺電力変換装置からトレンドデータを受信し、更に前記プロセスコントローラは前記収集された当該電力変換装置及び当該周辺電力変換装置のトレンドデータを故障解析あるいは運転状況把握に適したように編集するようにしたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数台の電力変換装置を関連付けて故障解析を行うことが可能となるプラントドライブの監視装置及び監視方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１５】
以下に、本発明によるプラントドライブの監視システム及び監視方法の実施例１を、図１乃至図３を用いて説明する。図１は本発明に係るプラントドライブの監視システムのブロック構成図である。
【００１６】
電力変換装置１Aは、交流あるいは直流の共通電源を任意の電圧及び周波数の交流に変換して交流電動機２Aを駆動している。通常は共通電源として商用交流電源をコンバータにより直流に変換した直流電源が使用される。この電力変換装置１Aは、電力変換の主回路を構成する電力変換部３A、この電力変換部３Aの出力電圧及び周波数を制御するための制御回路４A、及びデータ管理エリア５Aから構成されている。
【００１７】
また、電力変換装置１Bは上記電力変換装置１Aと同一の構成を有し、交流電動機２Bを駆動している。この図１では簡単のため、電力変換装置１Aと電力変換装置１Bの２台のシステム構成としているが、通常は３台以上でシステムは構成されている。
【００１８】
電力変換装置１A、１Bをプラントとして監視するのがプロセスコントローラ６であり、このプロセスコントローラ６は入出力インタフェース７とトレンドデータを保存するトレンドデータ管理エリア８及びトレンドデータの編集及び表示を行う編集・表示部８１を備えている。
【００１９】
電力変換装置１Aのデータ管理エリア５Aは、プラントを監視するプロセスコントローラ６からの運転指令、速度指令及びトルク指令などの各指令をシーケンス入力として入出力インタフェース７及びネットワーク装置９経由受信し、電力変換部３Aの図示しないスイッチング素子のゲート制御を行い、交流電動機２Aの速度或いはトルクを制御している。この制御を行うために制御回路４Aには、交流電動機２Aの速度検出器Ｓからのフィードバック信号や、電力変換部３Aの各部の電圧信号や電流信号などが供給されている。
【００２０】
また、制御回路４Aは、速度検出器Ｓからのフィードバック信号や電力変換部３Aの各部からの電圧信号や電流信号などの信号の異常値を検出するとデータ管理エリア５に対し故障信号を出力する。
【００２１】
データ管理エリア５Aは、入出力部５１A、プロセッサ５２A及び記憶部５３Aから構成されている。入出力部５１Aは、外部のプロセスコントローラ６や図示しないパソコンなどの専用ツールと各種信号の入出力のための処理を行う。そして、制御回路４Aからはテンポラリ履歴データ記録用の信号が常に入力され、テンポラリ履歴データとして記憶部５３Aに一時保存される。このテンポラリ履歴データには前述した速度検出器Ｓからの速度フィードバック信号、電力変換部３Aからの電流フィードバック信号、電圧フィードバック信号などの各信号があり、また上述のプロセスコントローラ６からのシーケンス入力信号も含まれる。
【００２２】
そしてデータ管理エリア５Aにあるプロセッサ５２Aは故障の発生を検出すると常に一時保存されつづけているテンポラリ履歴データをそのままトレンドデータとして保存を開始する。またデータ管理エリア５Aはシーケンス出力のデータ構成のうちの所定のビットまたは所定のワードに故障が発生したことを告げる信号を書き込み、ネットワーク装置９を介してプロセスコントローラ６に送信する。プロセスコントローラ６は当該故障発生電力変換装置と関連付けて予め定められた周辺電力変換装置（図１の場合は電力変換装置１B）にトレンドデータ保存開始指令をシーケンス入力のデータ構成のうちの所定のビットまたは所定のワードに書き込み、ネットワーク装置９を介して通知する。周辺電力変換装置（図１の場合は電力変換装置１B）はその指令に基づき、トレンドデータの保存を開始する。この時、周辺電力変換装置（図１の場合は電力変換装置１B）でも連鎖的に故障が発生していれば既にトレンドデータの保存は開始されているので、上記の保存開始指令は無視されるようにする。
【００２３】
以上の動作によって保存されたトレンドデータはプロセスコントローラ６から或いは図示しないパソコンなど他のツールから要求があれば、ネットワーク装置９を介しプロセスコントローラ６内の入出力インタフェース７へ送信されトレンドデータ管理エリア８に保存される。このようにして、当該故障電力変換装置（図１の場合電力変換装置１A）をはじめとする周辺電力変換装置（図１の場合は電力変換装置１B）のトレンドデータを入手することが可能となる。
【００２４】
尚、プロセスコントローラ６と各々の電力変換装置１間の通信は全てネットワーク装置９を介して行われる。
【００２５】
複数台の電力変換装置１のトレンドデータを入手したプロセスコントローラ６は、編集・表示部８１でこれらのトレンドデータを編集し、編集されたトレンドデータを表示する。例えば異なる電力変換装置の同一箇所のトレンドデータを並べるなどの編集を行って表示するようにすれば、プラントの故障解析が容易になる。以下このトレンドデータの編集の手法の１例について図２を参照して説明する。
【００２６】
図２に示すのは編集・表示部８１の編集機能を示す説明図である。図２（ａ）には装置Ａと装置Ｂの夫々の独立したトレンドデータであるデータ１乃至データ３が示されている。これらのデータのうち、データ１が共通のデータ、例えば共通の直流電源の直流電圧を示すデータであれば、このデータ１は装置Ａと装置Ｂで同一である。従ってこのデータ１を用いて図２（ｂ）に示すように、装置Ａと装置Ｂのデータが重なるように編集すれば、装置Ａと装置Ｂのデータの時間軸を合わせることが可能となる。共通のデータとしては上記の共通の直流電圧の他、装置Ａ、装置Ｂに同時に与えられる共通の指令であっても良い。この様に共通のデータを用いて装置間の時間合わせを行えば、装置間或いはプロセスコントローラ６と電力変換装置１の間で時刻データのやりとりを行うことなくデータの編集・表示が可能となる。
【００２７】
次に図３を参照しながら、本発明が適用されたプラントドライブの監視システムの詳細な動作について説明する。図３は、本発明の実施例１に係るプラントドライブの監視システムの一連の監視動作を示すフローチャートである。
【００２８】
まずデータ管理エリア５のプロセッサ５２は、入出力部５１を介し制御回路４からのテンポラリ履歴データの基となるフィードバック信号が正常に出力されているかを確認する（ＳＴ１）。故障が発生していない場合は、それらのフィードバック信号並びプロセスコントローラ６からの指令信号等を読み込み（ＳＴ２）、テンポラリ履歴データとして一定周期毎に保存する（ＳＴ３）。故障が発生した場合は、故障信号を読み込み一定周期毎に一時保存されているテンポラリ履歴データをトレンドデータとして記憶部５３に保存する（ＳＴ４）。それとほぼ同時に故障発生を知らせるためシーケンス出力のデータ構成の所定ビットもしくは所定のワードに発生信号を書き込み、そのシーケンス出力をプロセスコントローラ６へ送信する（ＳＴ５）。送信された故障信号を含んだシーケンス出力を受信したプロセスコントローラ６は周辺電力変換装置に対してもこの時点のトレンドデータを保存させる否かを判断し（ＳＴ６）、データを保存すべき周辺電力変換装置が存在する場合は、それらの周辺電力変換装置へ送信するシーケンス入力に含まれるトレンドデータ保存開始指令を書き込み（ＳＴ７）、当該電力変換装置へこれを送信する（ＳＴ８）。
【００２９】
周辺電力変換装置ではトレンドデータ保存開始指令を受信すると、まず自身の電力変換装置において既に故障が発生しトレンドデータ保存作業を開始していないかを確認し（ＳＴ９）、発生していなければ、プロセスコントローラ６からの指令に従い、トレンドデータ保存を開始する（ＳＴ１０）。データ保存が終わり、プロセスコントローラ６からトレンドデータの送信指令が受信される（ＳＴ１１）とプロセスコントローラ６へこれを送信し（ＳＴ１２）、一連の作業を完了する。
【００３０】
尚、このプロセッサ５２で作成されたトレンドデータは、必ずしも外部のプロセスコントローラ６や専用ツールに伝送する必要はなく、例えば電力変換装置１に表示部を設けて表示するように構成しても良い。
【００３１】
また、故障時に限らず運転状況を確認する目的でプロセスコントローラ６からシーケンス入力に割り付けられたトレンドデータ保存開始指令を使用しても良い。
【００３２】
以上、説明したように、本発明の実施例１によれば、故障発生した電力変換装置１からの故障情報を基にプロセスコントローラ６から周辺電力変換装置に対してもほぼ同時にトレンドデータ保存開始指令を出力してこれを保存させるにより、再生された複数の電力変換装置のトレンドデータから故障解析を容易に行うことが可能となる。
【００３３】
尚、これら入出力シーケンス或いは各種基準信号、そしてフィードバック信号などのインタフェースは、プロセスコントローラ６またはネットワーク装置９に準備されたコモンメモリエリアと呼ばれるプロセスコントローラ６並びに全ての電力変換装置１がアクセス可能な記憶部にそれぞれの機器の入出力エリアを設定しておき、その決められたエリアに設定した信号を読み書きして行う。尚、上記のようにコモンメモリエリアを設けなくても、専用アドレスで機器を指定することができ、読み書き可能であれば、いかなる伝送方式を採用しても良い。
【実施例２】
【００３４】
図４は、本発明の実施例２に係るプラントドライブの監視システムのブロック構成図である。
【００３５】
この実施例２の各部について、図１の実施例１に係るプラントドライブの監視システムの各部と同一部分は同一符号で示し、その説明を省略する。この実施例２が実施例１と異なる点は、電力変換装置１に故障が発生したとき、それを直接周辺電力変換装置のシーケンス出力情報にトレンドデータ保存開始指令としてネットワーク装置９を介して送信し、周辺電力変換装置にトレンドデータを保存させる直接の通信ルートが追加された点である。
【００３６】
図５は、本発明の実施例２に係るプラントドライブの監視システムの監視動作を示すフローチャートである。この実施例２の監視動作を示すフローチャートの各ステップについて、図２の実施例１の監視動作を示すフローチャートの各ステップと同一ステップは同一符号を付し、その説明を省略する。図５の実施例２の監視動作を示すフローチャートが図２の実施例１の監視動作を示すフローチャートと異なる点は、ステップＳＴ７乃至ステップＳＴ８のプロセスコントローラによる周辺装置への保存指令出力の手順に代えて、ステップ１３乃至ステップＳＴ１５の故障した電力変換装置自身による周辺装置への保存指令出力の手順を設けた点、ステップＳＴ６の周辺装置への保存指令が必要かどうかの判断をプロセスコントローラでなく故障した電力変換装置自身によって行い、従ってステプＳＴ５の故障データのシーケンス出力を省いた点である。
【００３７】
この実施例２の手順によれば、実施例１ではプロセスコントローラ６に渡すシーケンス出力の一部として故障発生信号を書き込んでいたが、直接周辺電力変換装置のシーケンス入力にあたる信号を書き込む必要があるため、自装置内に予め設定しておいた相手先アドレスを読み出し（ＳＴ１３）、相手先のシーケンス入力信号に含まれるトレンドデータ保存信号を書き込む（ＳＴ１４）ようにしている。そして関連する周辺変換装置へ送信する（ＳＴ１５）ので、プロセスコントローラ６を介さずトレンドデータ保存指令を送信できる構成となっている。
【００３８】
これらトレンドデータ保存信号に係る入出力シーケンスの書き込みは、プロセスコントローラ６またはネットワーク装置９内に準備されたコモンメモリエリアにある対象となる電力変換装置専用エリアへの読み出し、書き込みを行うことにより実現できる。また専用アドレスで機器が指定できるような昨今の伝送方式であれば、上記に拘わらず実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例１に係るプラントドライブの監視システムのブロック構成図。
【図２】本発明に係るプラントドライブの監視システムのトレンドデータ編集機能の説明図。
【図３】本発明の実施例１に係るプラントドライブの監視システムの一連の監視動作を示すフローチャート。
【図４】本発明の実施例２に係るプラントドライブの監視システムのブロック構成図。
【図５】本発明の実施例２に係るプラントドライブの監視システムの一連の監視動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４０】
１、１Ａ、１Ｂ  電力変換装置
２Ａ、２Ｂ  交流電動機
３Ａ  電力変換部
４Ａ  制御回路
５Ａ  データ管理エリア
５１Ａ  入出力部
５２Ａ  プロセッサ
５３Ａ  記憶部
６  プロセスコントローラ
７  入出力インタフェース
８  トレンドデータ管理エリア
８１  編集・表示部
９  ネットワーク装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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