(57)【要約】【課題】プラントで発生する現象の解析等に必要なプロセスデータを効率的に記録することができるプロセスデータ記録装置およびプロセスデータ記録方法を提供する。【解決手段】検出手段３１は、所定のイベントを検出する。ＲＡＭ６１には、詳細なプロセスデータが順次上書きされる。上書き禁止手段３２は、検出手段３１によるイベントの検出をトリガーとして、ＲＡＭ６１に対する新たな上書きを禁止する。また、ＲＡＭ６１に格納された詳細なプロセスデータは、ＥＥＰＲＯＭ６２に転送される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィールド機器のプロセスデータを記録するプロセスデータ記録装置において、
所定のイベントを検出する検出手段と、
前記検出手段による前記イベントの検出をトリガーとして前記フィールド機器のプロセスデータを記録する記録手段と、
を備えることを特徴とするプロセスデータ記録装置。
【請求項２】
前記フィールド機器の通常時のプロセスデータを保存する通常データ保存手段を備え、
前記記録手段により記録されるプロセスデータは、前記通常データ保存手段により保存されるプロセスデータよりも詳細なものであることを特徴とする請求項１に記載のプロセスデータ記録装置。
【請求項３】
前記記録手段は、詳細なプロセスデータが順次上書きされる一時メモリと、
前記検出手段による前記イベントの検出をトリガーとして、前記一時メモリに対する新たな上書きを禁止する上書き禁止手段と、
を具備することを特徴とする請求項１または２に記載のプロセスデータ記録装置。
【請求項４】
フィールド機器のプロセスデータを記録するプロセスデータ記録方法において、
所定のイベントを検出するステップと、
前記検出するステップによる前記イベントの検出をトリガーとして前記フィールド機器のプロセスデータを記録するステップと、
を備えることを特徴とするプロセスデータ記録方法。
【請求項５】
前記フィールド機器の通常時のプロセスデータを保存するステップを備え、
前記記録するステップにより記録されるプロセスデータは、前記保存するステップにより保存されるプロセスデータよりも詳細なものであることを特徴とする請求項４に記載のプロセスデータ記録方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィールド機器のプロセスデータを記録するプロセスデータ記録装置およびプロセスデータ記録方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、プラントにおけるフィールド機器の配置例を示す図である。図４の例では、プラントの配管９１には、ポンプ９２，９３、バルブ９４、圧力、温度、流量などを測定する伝送器９５、オリフィスプレート９６ａおよびオリフィスプレート９６ａを用いて流量測定を行う差圧伝送器９６ｂ（特許文献１参照））等が接続されている。
【０００３】
また、各フィールド機器には、フィールド機器から伝送される４−２０ｍＡ信号や、それに重畳されるデジタル信号ないしフィールドバス通信などのデジタル信号の伝送路９９が接続されている。各フィールド機器は、伝送路９９を介してプラントの制御、監視を行うための中央制御装置９７に接続され、フィールド機器と中央制御装置９７との間で、測定値や制御量の送受信やプロセス値の異常や機器異常を示すアラーム情報の伝達が行われる。中央制御装置９７では、伝送路９９を介してフィールド機器から伝送されたデータを履歴として収集、保存することができる。
【０００４】
さらに、伝送路９９にはフィールド機器を管理するための機器管理端末９８が接続され、フィールド機器に対する測定レンジやタグなどの設定処理が行われる。また、機器管理端末９８においても、フィールド機器の測定値やアラーム情報の収集、保存を断続的に行うことができる。
【特許文献１】米国特許第５，７５４，５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、フィールド機器から伝送されるプロセス値やアラーム情報は、中央制御装置９７あるいは機器管理端末９８において収集、保存することができる。しかし、フィールド機器、中央制御装置９７、機器管理端末９８あるいは伝送路９９に対する負荷のため、プロセス値等の監視の周期は、およそ数百ミリ秒から数秒程度以下に制限される。
【０００６】
一方、配管９１の内部では、プラントの運転状況や流体条件による過大圧や水撃現象、あるいは、ポンプ、バルブ、オリフィスプレートで発生するキャビテーション現象などが起こる場合がある。これらの現象の発生やその繰り返しによる発生圧は、配管９１やフィールド機器の損傷を引き起こすことがある。しかし、このような水撃やキャビテーション現象による発生差圧の時間は数百ミリ秒以下の微小時間であるため、監視周期の長い中央制御装置９７あるいは機器管理端末９８におけるこれらの現象の検出は困難である。
【０００７】
また、いつ発生するか予測できない微小時間の現象を捉えるために、記録計オシロスコープなどにより長時間連続してデータを取り続けることも困難である。一方、差圧伝送器などのフィールド機器に搭載されるメモリの容量は、記録計などに比べて一般的に小容量であり、微小時間間隔で連続データを長時間にわたりフィールド機器の内部に記録保持することはさらに困難である。
【０００８】
また、流体や周囲環境に基づく高温によってフィールド機器が損傷を受けたような場合などに、損傷に直接結びつく詳細データが保存されていないことが多く、機器の損傷原因を確認できず機器の損傷状況等から推定せざるを得ない場合がある。
【０００９】
本発明の目的は、プラントで発生する現象の解析等に必要なプロセスデータを効率的に記録することができるプロセスデータ記録装置およびプロセスデータ記録方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のプロセスデータ記録装置は、フィールド機器のプロセスデータを記録するプロセスデータ記録装置において、所定のイベントを検出する検出手段と、前記検出手段による前記イベントの検出をトリガーとして前記フィールド機器のプロセスデータを記録する記録手段と、を備えることを特徴とする。
このプロセスデータ記録装置によれば、イベントの検出をトリガーとしてフィールド機器のプロセスデータを記録するので、プラントで発生する現象の解析等に必要なプロセスデータを効率的に記録することができる。
【００１１】
前記フィールド機器の通常時のプロセスデータを保存する通常データ保存手段を備え、前記記録手段により記録されるプロセスデータは、前記通常データ保存手段により保存されるプロセスデータよりも詳細なものであってもよい。
【００１２】
前記記録手段は、詳細なプロセスデータが順次上書きされる一時メモリと、前記検出手段による前記イベントの検出をトリガーとして、前記一時メモリに対する新たな上書きを禁止する上書き禁止手段と、を具備してもよい。
【００１３】
本発明のプロセスデータ記録方法は、フィールド機器のプロセスデータを記録するプロセスデータ記録方法において、所定のイベントを検出するステップと、前記検出するステップによる前記イベントの検出をトリガーとして前記フィールド機器のプロセスデータを記録するステップと、を備えることを特徴とする。
このプロセスデータ記録方法によれば、イベントの検出をトリガーとしてフィールド機器のプロセスデータを記録するので、プラントで発生する現象の解析等に必要なプロセスデータを効率的に記録することができる。
【００１４】
前記フィールド機器の通常時のプロセスデータを保存するステップを備え、前記記録するステップにより記録されるプロセスデータは、前記保存するステップにより保存されるプロセスデータよりも詳細なものであってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のプロセスデータ記録装置によれば、イベントの検出をトリガーとしてフィールド機器のプロセスデータを記録するので、プラントで発生する現象の解析等に必要なプロセスデータを効率的に記録することができる。
【００１６】
本発明のプロセスデータ記録方法によれば、イベントの検出をトリガーとしてフィールド機器のプロセスデータを記録するので、プラントで発生する現象の解析等に必要なプロセスデータを効率的に記録することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１〜図３を参照して、本発明によるプロセスデータ記録装置の一実施形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明のプロセスデータ記録装置を差圧／圧力伝送器に適用した実施形態の構成を示すブロック図である。
【００１９】
図１に示すように、差圧／圧力伝送器１００は、プロセス圧に応じた周波数のパルス信号をそれぞれ出力するセンサー部１Ａおよびセンサー部１Ｂと、センサー部１Ａおよびセンサー部１Ｂからのパルス信号の周波数（パルス数）をカウントする周波数カウンター２と、周波数カウンター２からの出力信号を受ける情報処理部３と、水晶発振器などからなる発振回路を具備し、基準クロックを周波数カウンター２および情報処理部３に供給するクロック発生器４と、情報処理部３からのデジタル信号を４−２０ｍＡ信号に変換するＤ／Ａコンバータ５と、記録手段としてのＲＡＭ６１およびＥＥＰＲＯＭ６２と、液晶表示パネル等を具備し、プロセス圧やアラームを周期的に表示する表示装置７と、を備える。
【００２０】
図１に示すように、センサー部１Ａは、「Ｈ」形状のシリコンレゾナントセンサー１１Ａと、シリコンレゾナントセンサー１１Ａの信号を増幅するとともに正帰還によって固有振動数での自励発振を継続させるドライバ１２Ａと、を備える。トライバ１２Ａは、発振波形を増幅、整形することで、上記固有振動数のパルス信号を出力する。
【００２１】
同様に、センサー部１Ｂは、「Ｈ」形状のシリコンレゾナントセンサー１１Ｂと、シリコンレゾナントセンサー１１Ｂの信号を増幅するとともに正帰還によって固有振動数での自励発振を継続させるドライバ１２Ｂと、を備える。トライバ１２Ｂは、発振波形を増幅、整形することで、上記固有振動数のパルス信号を出力する。
【００２２】
シリコンレゾナントセンサー１１Ａおよびシリコンレゾナントセンサー１１Ｂは、プロセス圧を受ける共通のセンサチップ（不図示）に取り付けられており、プロセス圧によるセンサチップの変形量に応じて、上記自励発振の固有振動数がそれぞれ変化する。
【００２３】
周波数カウンター２は、センサー部１Ａおよびセンサー部１Ｂからの信号のパルス数をカウントし、情報処理部３に与える。
【００２４】
図１に示すように、情報処理部３は、後述するイベントの発生を検出する検出手段３１と、検出手段３１によるイベントの検出をトリガーとして、一時メモリとしてのＲＡＭ６１に対する新たな上書きを禁止する上書き禁止手段３２と、を構成する。検出手段３１および上書き禁止手段３２の動作については後述する。
【００２５】
情報処理部３は、カウンター２によりカウントされたパルス数に基づいてセンサー部１Ａおよびセンサー部１Ｂの固有振動数を計算する。さらに計算された固有振動数に基づいて、上記プロセス圧を算出する。なお、プロセス圧はセンサー部１Ａの固有振動数およびセンサー部１Ｂの固有振動数の関数として定義されており、情報処理部３では、この関数に基づいてプロセス圧を算出する。
【００２６】
算出されたプロセス圧は、Ｄ／Ａコンバータ５により４−２０ｍＡ信号に変換され、一定の周期（例えば、数百ミリ秒から数秒程度の周期）で、中央制御装置などの上位装置に与えられる。また、Ｄ／Ａコンバータ５は、モデムの機能を備えており、プロセス圧の数値やアラーム情報など情報処理部３からの情報をＢＲＡＩＮ／ＨＡＲＴ通信などのデジタル信号として４−２０ｍＡ信号に重畳し、上位装置に転送することができる。転送された情報は、通常時のプロセスデータとして保存される。この機能は、通常データ保存手段の機能に相当する。
【００２７】
さらに、フィールド機器１００がファウンデーションフィールドバスやプロフィバスのようなフィールドバス通信機器の場合には、ＩＥＣ６１１５８−２に準拠したデジタル信号をバスラインに送信することができる。
【００２８】
また、フィールド機器１００は、定期的に予め機器の仕様として定められた自己診断を行い、所定回数以上、異常検出が繰り返された場合には、バーンアウト信号として、４−２０ｍＡ範囲外の電流（例えば、３．６ｍＡ以下または２１．６ｍＡ以上の電流）を出力する。自己診断の内容としては、例えば、センサー部１Ａあるいはセンサー部１Ｂの故障の有無やプロセス圧の異常の有無などが含まれる。
【００２９】
また、ＢＲＡＩＮ／ＨＡＲＴ通信など、デジタル信号を４−２０ｍＡに重畳した通信を行う場合、またはフィールドバス通信を行う場合には、デジタル信号によってアラーム情報を送信することができる。
【００３０】
図２は本実施形態のプロセスデータ記録装置の動作手順を示すフローチャートである。この手順は、情報処理部３の制御に基づいて実行される。
【００３１】
図２に示す処理は、差圧／圧力伝送器１００の電源投入またはリセットにより開始される。電源投入またはリセットにより、差圧／圧力伝送器１００の各部は動作可能状態となる。
【００３２】
図２のステップＳ１では、初期化処理を実行する。初期化処理では、予めＥＥＰＲＯＭ６２に記憶されている圧力演算のための上記関数を規定する係数や設定値を読み込む。また、検出手段３１で検出すべきイベントの内容をＥＥＰＲＯＭ６２から読み込む。なお、ＥＥＰＲＯＭ６２に格納されるイベントの内容は、差圧／圧力伝送器１００のメーカーやユーザーによって設定あるいは変更可能とされている。
【００３３】
また、ステップＳ１では、後述する連続データの取得、保持の有無を定めるためのフラグの値を「１」に設定する。また後述するカウント値を「０」にリセットする。
【００３４】
次に、ステップＳ２では、情報処理部３において、プロセス値の演算を行う。プロセス値には、上述の手順により算出される上記プロセス圧が含まれる。また、プロセス値にはプロセス圧以外の内部の演算値、例えば、シリコンレゾナントセンサー１１Ａおよびシリコンレゾナントセンサー１１Ｂの固有振動数などが含まれる。また、ステップＳ２における演算周期は上位装置へのプロセス圧の伝達周期よりも短く、例えば、数十ミリ秒程度とされる。このように、ステップＳ２では、上位装置に伝達されるプロセス値よりも時間的に分解能が高く、また、種類も多い、詳細なプロセス値が求められる。
【００３５】
また、ステップＳ２では、算出されたプロセス圧が、表示装置７に表示される。
【００３６】
さらに、ステップＳ２では、情報処理部３において上記の自己診断を実行し、異常が検出された場合には、Ｄ／Ａコンバータ５を介して異常を通知する信号を出力するとともに、表示装置７に異常の発生を表示する。
【００３７】
次に、ステップＳ３では、上記フラグの値を読み込み、フラグの値が「１」であればステップＳ４へ進み、フラグの値が「０」であればステップＳ２へ戻る。
【００３８】
ステップＳ４では、ステップＳ２において演算された詳細なプロセス値をＲＡＭ６１の指定されたアドレスに順次格納する。
【００３９】
図３は、ＲＡＭ６１に対し詳細なプロセス値を格納する手順を示している。
【００４０】
図３の例では、ＲＡＭ６１にｎセット分のメモリ容量が用意されており、例えば、ステップＳ４では、最初に内部の演算値をｆａ０およびｆｂ０として、プロセス圧をＰＶ０として、それぞれＲＡＭ６１に１セット分のプロセス値を格納する。次回のプロセス値のセットは、内部の演算値をｆａ１およびｆｂ１として、プロセス圧をＰＶ１として、それぞれ格納される。このようにして、ｎ回の書込みにより、ｎセット分のメモリ領域が消費されると、次回（ｎ＋１回）目の書き込みでは、再度、ｆａ０、ｆｂ０およびＰＶ０として、新たにプロセス値が上書きされる。このように、サイクリックにメモリ領域を上書きして使用することにより、ＲＡＭ６１に格納されるプロセス値は、順次更新され、古いプロセス値から順に消去される。
【００４１】
次に、ステップＳ５では、検出手段３１によって所定のイベントの発生が検出されたか否か判断し、判断が肯定されればステップＳ６へ進み、判断が否定されればステップＳ２へ戻る。ここでは、例えば、プロセス圧の値が異常であることを、上記所定のイベントとすることができる。例えば、プロセス圧の値をＰＶとするとき、
ＭＩＮ≦ＰＶ≦ＭＡＸ
を満たさないことを上記所定のイベントとすることができる。この場合、ＭＩＮおよびＭＡＸは、プロセス圧の最小値および最大値であり、ユーザー設定が可能なものとしてＥＥＰＲＯＭ６２に保存される。
【００４２】
イベントは任意に設定することができるが、例えば、シリコンレゾナントセンサーの固有振動数が規定値を越えたことを上記所定のイベントとして定義してもよいし、センサー故障が検出されたことを上記所定のイベントとして定義してもよい。種々のイベントの組み合わせにより定義されるイベントを、上記所定のイベントとしてもよい。
【００４３】
ステップＳ６では、カウント値を１つ加算する。このカウント値は、イベントの発生時を基準としたＲＡＭ６１への上書き回数を制御するためのパラメータである。なお、上記のように、カウント値は初期化処理（ステップＳ１）において「０」にリセットされている。
【００４４】
次に、ステップＳ７では、カウント値がオフセット値を越えたか否か判断し、判断が肯定されればステップＳ８へ進み、判断が否定されればステップＳ２へ戻る。ここで、オフセット値は、イベント発生後に保存されるプロセス値のセット数を規定するための値であり、ユーザーにより指定され、あらかじめＥＥＰＲＯＭ６２に格納される。オフセット値はＲＡＭ６１のメモリ容量ないし用意されたアドレス数に対応して、ｎ以下の値に指定可能とされる。
【００４５】
オフセット値に応じて、イベント発生時を基準とする、詳細なプロセス値が保存される時間帯が規定される。例えば、オフセット値が小さければ、イベント発生以前のプロセス値が多く保存され、オフセット値が大きければ、イベント発生以降のプロセス値が多く保存される。
【００４６】
ステップＳ８では、ＲＡＭ６１に格納されている連続データとしてのプロセス値をＥＥＰＲＯＭ６２に転送する。このように、プロセス値を不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ６２に格納することにより、例えば、故障後に機器を取り外しても、ＥＥＰＲＯＭ６２に格納された詳細なプロセス値に基づく解析が可能となる。
【００４７】
次に、ステップＳ９では、上書き禁止手段３２によって上記フラグの値を「０」に設定することで、ＲＡＭ６１への新たなプロセス値の上書き（ステップＳ４）を禁止し、ステップＳ２へ戻る。なお、ユーザーは、上記フラグの値を「１」に設定し直すこともでき、この場合には、詳細なプロセスデータのＲＡＭ６１への書き込みが再開される。
【００４８】
ＲＡＭ６１あるいはＥＥＰＲＯＭ６２に格納された詳細なプロセス値は、Ｄ／Ａコンバータ５を介してのデジタル通信により、上位装置等、外部で取得することが可能であり、詳細なプロセス値に基づく解析を行うことができる。
【００４９】
以上のように、本実施形態のプロセスデータ記録装置によれば、プロセス異常などのイベントが発生した場合に、イベントをトリガーとして微小時間間隔での連続データであるプロセスデータを保存している。このため、プロセス内部で短時間に発生する、例えば、水撃現象やキャビテーションによる過大圧、あるいは蒸留塔の気柱振動などの異常状態など、プラントに内在する危険を連続データにより把握することができる。また、伝送器故障などのイベントをトリガーとしてプロセスデータを保存することで、伝送器故障前後のプロセスデータや機器の演算結果等の連続データを得ることができる。このため、連続データに基づいて故障の要因等を考察することができる。
【００５０】
また、本実施形態のプロセスデータ記録装置によれば、イベント前後のプロセスデータのみを伝送器内部に保存する。このため、伝送器内部のメモリを有効に利用でき、容易かつ安価に突発的な現象を捉えるための連続データを収集できる。
【００５１】
プロセスデータの記録のためのトリガーとなるイベントは上記実施形態に限定されない。例えば、プラントシステム内の任意のアラームをトリガーとしてもよく、他のフィールド機器から伝達された情報をトリガーとして、詳細なプロセスデータを記録してもよい。
【００５２】
イベントをトリガーとして記録されるプロセスデータは、上記通常データ保存手段により保存される通常時のプロセスデータよりも、時間的あるいはデータ種類について詳細なものとすることができる。例えば、イベントをトリガーとして記録されるプロセスデータの種類が通常時のプロセスデータよりも少なくても、時間間隔が短いデータであれば、より詳細なデータに該当する。また、イベントをトリガーとして記録されるプロセスデータの時間間隔が短くなくても、通常時に保存されるデータ以外のプロセスデータが含まれていれば、より詳細なデータに該当する。
【００５３】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、フィールド機器のプロセスデータを記録するプロセスデータ記録装置およびプロセスデータ記録方法に対し、広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のプロセスデータ記録装置を差圧／圧力伝送器に適用した実施形態の構成を示すブロック図。
【図２】プロセスデータ記録装置の動作手順を示すフローチャート。
【図３】ＲＡＭに対し詳細なプロセス値を格納する手順を示す図。
【図４】プラントにおけるフィールド機器の配置例を示す図。
【符号の説明】
【００５５】
３１    検出手段
３２    上書き禁止手段
６１    ＲＡＭ（一時メモリ、記録手段）
６２    ＥＥＰＲＯＭ（記録手段）
【図１】
2008129754.tif 000003
【図２】
2008129754.tif 000004
【図３】
2008129754.tif 000005
【図４】
2008129754.tif 000006