(57)【要約】【課題】機器に故障が発生してからの対処では故障機器の如何によっては、プラントを停止させなければならない場合もあり、このような場合、操業損を招く惧れがある。また１つの機器の故障を放置しておくと、関係機器の故障をも誘発して故障範囲の拡大を招き、プラント全体にダメージを与える慣れがある。【解決手段】常時プラント機器の情報を取込んで点検あるいは交換時期を演算することにより、プラント機器に故障が発生する前に対処できるようにした。【選択図】　図１
2004102847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種の操作指令や設定値を入力する入力手段およびプラントの状態等を出力する出力手段を備えたヒューマンインターフェースと、各種の演算を行う演算手段と、この演算手段による演算結果やプラントの状態情報等を保存しておく保存手段と、プラント機器に対し操作、監視を行うコントローラとを備えたプラント監視制御装置において、
前記保存手段に保存されているプラント機器の駆動回数データと、当該プラント機器に関する過去の故障データもしくは当該プラント機器に関する寿命回数データとを、前記演算手段に入力し、これらの入力が所定の関係になると、前記プラント機器の点検、交換に関する予測結果を前記ヒューマンインターフェースから適宜な手段で出力することを特徴とするプラント監視制御装置。
【請求項２】
各種の操作指令や設定値を入力する入力手段およびプラントの状態等を出力する出力手段を備えたヒューマンインターフェースと、各種の演算を行う演算手段と、この演算手段による演算結果やプラントの状態情報等を保存しておく保存手段と、プラント機器に対し操作、監視を行うコントローラとを備えたプラント監視制御装置において、
前記保存手段に保存されているプラント機器の駆動回数データと、当該プラント機器に関する過去の故障データもしくは当該プラント機器に関する寿命回数データとを、前記演算手段に入力して比較し、当該プラント機器に対する余寿命回数データを算出し、この算出した余寿命回数データを前記ヒューマンインターフェースから適宜な手段で出力することを特徴とするプラント監視制御装置。
【請求項３】
各種の操作指令や設定値を入力する入力手段およびプラントの状態等を出力する出力手段を備えたヒューマンインターフェースと、各種の演算を行う演算手段と、この演算手段による演算結果やプラントの状態情報等を保存しておく保存手段と、プラント機器に対し操作、監視を行うコントローラとを備えたプラント監視制御装置において、
前記保存手段に保存されているプラント機器の駆動時間データと、当該プラント機器に関する過去の故障データもしくは当該プラント機器に関する寿命時間データとを、前記演算手段に入力し、これらの入力データが所定の関係になると、前記プラント機器の点検、交換に関する予測結果を前記ヒューマンインターフェースから適宜な手段で出力することを特徴とするプラント監視制御装置。
【請求項４】
各種の操作指令や設定値を入力する入力手段およびプラントの状態等を出力する出力手段を備えたヒューマンインターフェースと、各種の演算を行う演算手段と、この演算手段による演算結果やプラントの状態情報等を保存しておく保存手段と、プラント機器に対し操作、監視を行うコントローラとを備えたプラント監視制御装置において、
前記保存手段に保存されているプラント機器の駆動時間データと、当該プラント機器に関する過去の故障時間データもしくは当該プラント機器に関する寿命時間データのいずれかを前記演算手段に入力して比較し、当該プラント機器に対する余寿命時間データを算出し、この算出した余寿命時間データを前記ヒューマンインターフェースから適宜な手段で出力することを特徴とするプラント監視制御装置。
【請求項５】
前記演算手段は、故障発生時期を特定するためのデータを保存し、故障機器名での検索あるいは発生時期を特定するデータでの故障機器の検索、またはその双方での検索を行い、その検索結果をグラフ化あるいは保存させる機能を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のプラント監視制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は紙パルプ、石油化学、鉄鋼、電力、食品などのプラントで使用されているプラント監視制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラント監視制御装置によって監視制御させる例えばモータ、バルブ等のプラント機器の交換時期については、明確な寿命予測が確立していないため、実際に機器に故障が発生してから交換するとか、あるいは定期点検時に交換する等の処置がとられることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このように、故障が発生してからの対処では故障機器の如何によっては、プラントを停止させなければならない場合もあり、このような場合、操業損を招く惧れがある。また１つの機器の故障を放置しておくと、関係機器の故障をも誘発して故障範囲の拡大を招き、プラント全体にダメージを与える惧れがある。
【０００４】
一方、定期点検時等にプラントを止めて一斉に点検作業を行う場合では、限られた時間の中で多数の機器の点検および交換が必要なため、多数の人手を配置している割には十分な点検交換ができない場合がある。更に、機器によってはまだ十分使えるにも拘わらず、余寿命が分からないという理由で一斉交換され、結果的には不要な設備費までも出費するということもあった。
【０００５】
なお、従来技術の中には、プラント機器運用評価装置に寿命推定モジュールを設けて寿命消費を計算する発明（特開２００２−７３１５５号公報）もあるが、この発明では故障回数分析機能を備えていないため、故障機器名での検索や、発生日時での故障機器の検索ができない。
【０００６】
本発明の目的は、上記従来の課題に鑑み、常時プラント機器の情報を取込んで点検あるいは交換時期を演算することにより、プラント機器に故障が発生する前に対処できるようにしたプラント監視制御装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の第２の目的は、演算装置に故障回数分析機能を備え、故障機器名での検索や、発生日時での故障機器の検索ができるようにしたプラント監視制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に係るプラント監視制御装置の発明は、各種の操作指令や設定値を入力する入力手段およびプラントの状態等を出力する出力手段を備えたヒューマンインターフェースと、各種の演算を行う演算手段と、この演算手段による演算結果やプラントの状態情報等を保存しておく保存手段と、プラント機器に対し操作、監視を行うコントローラとを備えたプラント監視制御装置において、前記保存手段に保存されているプラント機器の駆動回数データと、当該プラント機器に関する過去の故障データもしくは当該プラント機器に関する寿命回数データとを、前記演算手段に入力し、これらの入力が所定の関係になると、前記プラント機器の点検、交換に関する予測結果を前記ヒューマンインターフェースから適宜な手段で出力することを特徴とする。
これにより、機器運転員は故障前に監視制御装置の状態を認知（予測）することができ、故障前に機器の点検、交換ができる。
【０００９】
また、請求項２に係るプラント監視制御装置の発明は、各種の操作指令や設定値を入力する入力手段およびプラントの状態等を出力する出力手段を備えたヒューマンインターフェースと、各種の演算を行う演算手段と、この演算手段による演算結果やプラントの状態情報等を保存しておく保存手段と、プラント機器に対し操作、監視を行うコントローラとを備えたプラント監視制御装置において、前記保存手段に保存されているプラント機器の駆動回数データと、当該プラント機器に関する過去の故障データもしくは当該プラント機器に関する寿命回数データとを、前記演算手段に入力して比較し、当該プラント機器に対する余寿命回数データを算出し、この算出した余寿命回数データを前記ヒューマンインターフェースから適宜な手段で出力することを特徴とする。
この構成により、運転員は今後プラント機器をどのくらい駆動してから交換すべきかを容易に判断することができる。
【００１０】
また、請求項３に係るプラント制御装置の発明は、各種の操作指令や設定値を入力する入力手段およびプラントの状態等を出力する出力手段を備えたヒューマンインターフェースと、各種の演算を行う演算手段と、この演算手段による演算結果やプラントの状態情報等を保存しておく保存手段と、プラント機器に対し操作、監視を行うコントローラとを備えたプラント監視制御装置において、前記保存手段に保存されているプラント機器の駆動時間データと、当該プラント機器に関する過去の故障データもしくは当該プラント機器に関する寿命時間データとを、前記演算手段に入力し、これらの入力データが所定の関係になると、前記プラント機器の点検、交換に関する予測結果を前記ヒューマンインターフェースから適宜な手段で出力することを特徴とする。
この構成により、交換推奨なるメッセージ信号をヒューマンインターフェースから運転員に呈示するようにしたので、故障発生前にプラント機器の点検および交換を行うことができる。
【００１１】
さらに、請求項４に係るプラント制御装置の発明は、各種の操作指令や設定値を入力する入力手段およびプラントの状態等を出力する出力手段を備えたヒューマンインターフェースと、各種の演算を行う演算手段と、この演算手段による演算結果やプラントの状態情報等を保存しておく保存手段と、プラント機器に対し操作、監視を行うコントローラとを備えたプラント監視制御装置において、前記保存手段に保存されているプラント機器の駆動時間データと、当該プラント機器に関する過去の故障時間データもしくは当該プラント機器に関する寿命時間データのいずれかを前記演算手段に入力して比較し、当該プラント機器に対する余寿命時間データを算出し、この算出した余寿命時間データを前記ヒューマンインターフェースから適宜な手段で出力することを特徴とする。
この構成により、運転員に対し交換推奨のメッセージを呈示するようにしたので、余裕をもって点検、交換に備えることができる。
【００１２】
さらにまた、請求項５に係るプラント監視制御装置の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかにおいて、前記演算手段は、故障発生時期を特定するためのデータを保存し、故障機器名での検索あるいは発生時期を特定するデータでの故障機器の検索、またはその双方での検索を行い、その検索結果をグラフ化あるいは保存させる機能を備えることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の各実施形態に共通する全体構成図であり、図２はこの第１の実施形態を説明するための機能ブロック図である。
【００１４】
まず図１において、１−１は、紙パルプ、石油化学、鉄鋼、電力、食品などのプラントであり、このブラックボックス１の中には、各種のモータやバルブ等のプラント機器を多数配備している。１−２は、プロセスコンピュータや高性能のマイクロコンピュータ等のコンピュータおよびディスプレイその他のコンピュータ周辺機器で構成されたプラント監視制御装置であり、プラント１内の流量や温度あるいは電力等のプロセス量を取込んで目標値に合致するようにプラント機器に制御指令を出力したり、あるいはプラント機器を所定の順序シーケンスに沿って制御したり、またはプラントから取込んだプロセス量によってプラントの運転状態を監視制御等するものである。
【００１５】
このプラント監視制御装置１−２の構成についてもう少し詳しく説明すると、１−２１は、運転員（オペレータ、エンジニア）からの各種の操作指令や設定値を入力する入力手段や、後述する機器寿命予測演算結果などを運転員に呈示するための表示モニタ等を備えたヒューマンインターフェース（ＨＭＩ）であり、また１−２２は、プラント機器の寿命や、部品交換時期等を予測計算するための演算手段であり、機器寿命や、部品交換時期を予測演算するためのアプリケーションソフトウェアをコンピュータのハードディスク等の記憶手段にインストールすることによって実現するようにしている。
【００１６】
１−２３は前記ヒューマンインターフェース１−２１から入力した操作指令や設定値を前記プラント１−１に入力して前記プラント機器を実際に制御したり、あるいはプラント１から得られたプロセス量や各種監視情報をヒューマンインターフェース１−２１および後述する記憶手段１−２４に出力するコントローラである。
【００１７】
そして、保存手段１−２４は前記ヒューマンインターフェース１−２１や前記コントローラ１−２３から前記プラント機器に関する情報およびその稼動情報を取込んで記憶しておくものである。
【００１８】
次に、図２の機能ブロック図により、機器寿命予測演算手段１−２２の機能の一例を具体的に説明する。
図２において、２−１は前記プラント監視装置１−２内の前記記憶手段１−２４に記憶しておいた前々回の部品交換時から前回の部品交換時までの間の故障回数データｄ１と、このデータｄ１に安全率ｍを乗算して乗算値（ｄ１×ｍ）を得る乗算手段であり、また２−２は、当該プラント機器の前回の部品交換時から現時点までの累積駆動回数のデータｄ２と前記乗算値（ｄ１×ｍ）とを予定の処理周期で比較し、次に示す（１）式が成立した時点で、当該監視対象であるブラント機器に対して“交換推奨”のメッセージ信号を出力する比較器である。
ｄ１（前回故障回数）×ｍ（安全率）＝ｄ２（機器駆動回数）…（１）
【００１９】
前記ヒューマンインターフェース１−２１は、このメッセージ信号を入力すると、運転員に対して画面、音声または印字等で“交換推奨”なるメッセージを呈示する。
【００２０】
このように第１の実施形態によれば、前回の累積故障回数に安全率を乗じた値と、累積駆動回数とを予定周期で比較することにより、プラント機器の交換時期を求め、運転員にその旨呈示するので、プラント機器の故障前に点検や交換を行うことができる。
【００２１】
（第２の実施形態）
本実施形態は、全体構成図は第１の実施形態と共通なので、特徴の表れている図３の機能ブロック図を用いて説明する。
【００２２】
図３において、３−１は前記プラント監視装置１−２内の前謡已憶手段１−２４に記憶しておいた（監視対象としているプラント機器に関するカタログ等に記載されている）機器寿命回数のデータ（カタログ値）ｄ３とこれに安全率ｍを乗算して乗算値（ｄ３×ｍ）を得る乗算手段であり、また３−２は、当該プラント機器の前回の部品交換時から現時点までの駆動回数のデータｄ２と前記乗算値（ｄ３×ｍ）とを予定の処理周期で比較し、次に示す（２）式が成立した時点で、当該監視対象であるプラント機器に対して、“交換推奨”のメッセージ信号を出力する比較器である。
ｄ３（カタログ値）×ｍ（安全率）＝ｄ２（機器駆動回数）…（２）
【００２３】
前記ヒューマンインターフェース１−２１は、このメッセージ信号を入力すると、運転員に対して画面、音声または印字等で“交換推奨”なるメッセージを呈示する。
【００２４】
このように第２の実施形態によれば、カタログ値に安全率を乗じた値を目安にし、この値とプラント機器の駆動回数とを比較することにより、プラント機器の交換時期を算出し、運転員にその旨呈示するので、プラント機器の故障前に点検や交換を行うことができる。
【００２５】
（第３の実施形態）
本実施形態も、全体構成図は第１の実施形態と共通なので、特徴の表れている図４の機能ブロック図を用いて説明する。
【００２６】
図４において、４は除算手段であり、以下の（３）式のように、監視対象であるプラント機器に関する前記記憶手段１−２４に記憶されている前々回の部品交換時から前回の部品交換時までの間の累積故障回数ｄ１に安全率ｍを乗じて得たデータｄ１×ｍを、プラント機器の駆動回数ｄ２で除算して余寿命回数を求め、出力信号を前記ヒューマンインターフェース１−２１に出力するものである。
ｄ１×ｍ（前回故障回数データ×安全率）／ｄ２（機器駆動回数）…（３）
【００２７】
この信号を入力した前記ヒューマンインターフェース１−２１は運転員に対し、画面、音声または印字等で、今後の当該ブラント機器の“余寿命駆動回数”を出力する。
【００２８】
このように第３の実施形態によれば、累積故障回数データｄ１を、機器駆動回数のデータｄ２で除算して求めた余寿命回数をヒューマンインターフェース１−２１の画面に表示するようにしたので、運転員にとって、今後プラント機器をどのくらい駆動してから交換すべきかを容易に判断することができる。
【００２９】
（第４の実施形態）
本実施形態も、全体構成図は第１の実施形態と共通なので、特徴の表れている図５の機能ブロック図を用いて説明する。
【００３０】
図５において、５は除算手段であり、以下の（４）式のように、プラント監視装置１−２内の前記記憶手段１−２４に配慮しておいた機器寿命回数のデータ（カタログ値）ｄ３に安全率ｍを乗じた値（ｄ３×ｍ）を、前記プラント機器の駆動回数ｄ２で除算することにより、余寿命回数を求めるものである。
ｄ３×ｍ（カタログ値回数×安全率）／ｄ２（機器駆動回数）…（４）
【００３１】
前記ヒューマンインターフェース１−２１はこの除算結果を入力することにより、運転員に対して画面、音声または印字等で“余寿命回数”なるメッセージを呈示する。
【００３２】
このように第４の実施形態は、カタログ値回数ｄ３×ｍを機器駆動回数ｄ２で除算して求めた余寿命回数を、ヒューマンインターフェース１−２１を通して運転員に呈示するので、運転員は、今後プラント機器をどのくらい駆動してから交換すべきかを容易に判断することができる。
【００３３】
（第５の実施形態）
本実施形態も、全体構成図は第１の実施形態と共通なので、特徴の表れている図６の機能ブロック図を用いて説明する。
【００３４】
図６において、６−１は乗算手段であり、前記保存手段１−２４に保存しておいた前回故障時間のデータｄ４に安全率ｍを乗じるものである。６−２は、この乗算値（ｄ４×ｍ）と前記プラント機器の駆動時間の積算データ（ｄ５）とを、予定の処理周期で比較し、以下の（５）式が成立した時点で、当該監視対象機器に対する“交換推奨”なるメッセージ信号を前記ヒューマンインターフェース１−２１に出力する比較器である。
ｄ４×ｍ　＝ｄ５…（５）
【００３５】
前記ヒューマンインターフェース１−２１は、このメッセージ信号を入力すると、運転員に対し、画面、音声または印字等で“交換推奨”なるメッセージを呈示する。
【００３６】
このように、第５の実施形態は、前回故障時間のデータｄ４に安全率ｍを乗じた値（ｄ４×ｍ）と前言機器駆動時間の積算データ（ｄ５）とを、予定の処理周期で比較して“交換推奨”なるメッセージ信号をヒューマンインターフェース１−２１から運転員に呈示するようにしたので、故障発生前にプラント機器の点検および交換行うことができる。
【００３７】
（第６の実施形態）
本実施形態も、全体構成図は第１の実施形態と共通なので、特徴の表れている図７の機能ブロック図を用いて説明する。
【００３８】
図７において、７−１は前記保存手段１−２４に保存しておいた機器寿命時間のデータ（ｄ６）に安全率ｍを乗じて（ｄ６×ｍ）を得る乗算手段であり、また７−２は、この乗算値（ｄ６×ｍ）と前記プラント機器の駆動時間の積算データ（ｄ５）とを、予定の処理周期毎に比較し、以下の（６）式が成立した時点で、前記ヒューマンインターフェース１−２１に出力する比較手段である。
ｄ６×ｍ＝ｄ５…（６）
前記ヒューマンインターフェース１−２１は、この信号を入力すると運転員に対して画面、音声または印字等で“交換推奨”なるメッセージを出力する。
【００３９】
このように第６の実施形態によれば、プラント監視制卸装置に保存しておいた機器寿命時間のデータ（カタログ値）と上記積算データを処理周期で比較するようにしたので、（カタログ値×安全率）に到達した時点で前記ヒューマンインターフェース１−２１から運転員に対し“交換推奨”のメッセージを呈示することができる。
【００４０】
（第７の実施形態）
本実施形態も、全体構成図は第１の実施形態と共通なので、特徴の表れている図８の機能ブロック図を用いて説明する。
【００４１】
図８において、８は除算器であり、以下の（７）式に示すように、前記保存手段１−２４に保存しておいた前回故障時間のデータｄ４に安全率ｍを乗じた値（ｄ４×ｍ）を、実働の機器駆動時間ｄ５により除算して機器の“余寿命時間”を求め、このメッセージ信号をヒューマンインターフェース１−２１に出力するようにしたものである。
ｄ４×ｍ（前回故障時間×安全率）／ｄ５（実働の機器駆動時間）…（７）
【００４２】
前記ヒューマンインターフェース１−２１は、このメッセージ信号を入力すると運転員に対して画面、音声または印字等で“交換推奨”なるメッセージを呈示する。
このように第６の実施形態によれば、運転員に対し“交換推奨”のメッセージを呈示するようにしたので、余裕をもって点検、交換に備えることができる。
【００４３】
（第８の実施形態）
本実施形態も、全体構成図は第１の実施形態と共通なので、特徴の表れている図９の機能ブロック図を用いて説明する。
【００４４】
図９において、９は除算器であり、以下の（８）式で示すように、カタログ値時間ｄ３×ｍ（前記カタログ値×安全率）を機器駆動の実績データｄ５により除算して機器の“余寿命時間”を求め、ヒューマンインターフェース１−２１に出力するようにしたものである。
ｄ３×ｍ（前記カタログ値×安全率）／ｄ５（実績データ）…（８）
前記ヒューマンインターフェース１−２１は、このメッセージ信号を入力すると運転員に対して画面、音声または印字等で“余寿命時間”を呈示する。
【００４５】
このように第８の実施形態によれば、運転員に対し“交換推奨”のメッセージを呈示するようにしたので、余裕をもって点検、交換に備えることができる。　なお、本件発明は、以上述べた実施の形態にとらわれず、以下のように機能を追加して実施できるものである。
【００４６】
（第９の実施形態）
図１０は、本発明の第９の実施形態の全体構成図である。この第９の実施形態は、図１におけるプラント監視制御装置１−２を構成する機器寿命予測演算手段１−２２および保存手段１−２４を併せて処理部１−２５としてメンテナンス用エンジニアリングツールに搭載し、コントローラ１−２３から定期的にデータを吸い上げ、メンテナンスツール上で処理し判断するように構成したものである。
【００４７】
その上、前記機器寿命予測演算手段１−２２は、前述の演算手段に加えて、故障回数データを分析する機能を備えた故障回数分析手段１−２２ａを付加している。この故障回数分析手段１−２２ａは、サマリ機能と称し、故障発生時期を特定するためのデータある故障発生年月日時分を保存し、故障機器名での検索あるいは発生日時点での故障機器の検索またはその双方で検索し、検索結果をグラフ化したり保存する機能を有する。
【００４８】
【発明の効果】
以上述べたように、機器寿命演算や部品交換時期を予測する演算手段をプラント監視装置に搭載するようにしたので、以下述べる効果を奏することができる。
１．故障軽減による運転員、保守員、管理員の要因負荷軽減が期待できる。
２．点検交換機器を予測できることに上り、無駄な予備品をストックすることなく、必要な物品のみの手配で済み、プラント保守のコスト削減が期待できる。
３．故障軽減により操業損軽減が期待できる。
４．故障発生時期を特定するためのデータを保存し、故障機器名での検索あるいは発生日時点での故障機器の検索またはその双方で検索し、検索結果をグラフ化したり保存することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施形態を示す機能ブロック図。
【図３】本発明の第２の実施形態を示す機能ブロック図。
【図４】本発明の第３の実施形態を示す機能ブロック図。
【図５】本発明の第４の実施形態を示す機能ブロック図。
【図６】本発明の第５の実施形態を示す機能ブロック図。
【図７】本発明の第６の実施形態を示す機能ブロック図。
【図８】本発明の第７の実施形態を示す機能ブロック図。
【図９】本発明の第８の実施形態を示す機能ブロック図。
【図１０】本発明の第９の実施形態を示す機能ブロック図。
【符号の説明】
１−１…プラント、１−２…プラント監視制御装置、１−２１…ヒューマンインターフェース、１−２２…機器寿命予測手段、１−２２ａ…故障回数分析手段、１−２３…コントローラ、１−２４保存手段、１−２５…メンテナンスツール、２−１、３−１、６−１、７−１…乗算手段、２−２、３−２、６−２、７−２…比較手段、４、５、８、９…除算手段。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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