(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＩＤ制御演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出手段と、
この操作量算出手段によって算出された操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力手段と、
前記制御量ＰＶの時系列データを一時的に記録するデータ記録手段と、
異常を検出したときにアラームを発生させるアラーム通知手段と、
前記アラームが発生した場合のみ、このアラームの発生前後において前記データ記録手段が記録するデータを前記データ記録手段から読み出して保存するデータ保存手段とを備え、
前記データ保存手段は、前記アラームの発生時点よりも第１の時間Ｔ１だけ前の時点から、前記アラームの発生時点よりも第２の時間Ｔ２だけ後の時点までの範囲のデータを保存するものであり、
前記第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２は、ＰＩＤパラメータの積分時間ＴＩのα倍の値に予め設定されることを特徴とするＰＩＤコントローラ。
【請求項２】
ＰＩＤ制御演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出手段と、
この操作量算出手段によって算出された操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力手段と、
前記制御量ＰＶの時系列データを一時的に記録するデータ記録手段と、
異常を検出したときにアラームを発生させるアラーム通知手段と、
前記アラームが発生した場合のみ、このアラームの発生前後において前記データ記録手段が記録するデータを前記データ記録手段から読み出して保存するデータ保存手段とを備え、
前記制御対象は、ヒータを利用した加熱制御系であり、
前記データ保存手段は、前記アラームの発生時点よりも第１の時間Ｔ１だけ前の時点から、前記アラームの発生時点よりも第２の時間Ｔ２だけ後の時点までの範囲のデータを保存するものであり、
前記第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２は、アラームの種類に応じて異なる時間に設定されることを特徴とするＰＩＤコントローラ。
【請求項３】
請求項２記載のＰＩＤコントローラにおいて、
前記データ保存手段は、ヒータ断線アラーム発生時はＰＩＤパラメータの積分時間ＴＩのα倍の値を前記第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２として採用し、センサ断線アラーム発生時はＰＩＤパラメータと無関係な固定値を前記第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２として採用することを特徴とするＰＩＤコントローラ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＰＩＤコントローラにおいて、
前記アラーム通知手段は、前記制御量ＰＶが所定の制御量範囲を超えたとき、あるいは前記制御量ＰＶの一定時間当たりの変化率が所定の制御量変化率範囲を超えたときに、アラームを発生させることを特徴とするＰＩＤコントローラ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＰＩＤコントローラにおいて、
さらに、前記データ保存手段が保存したデータが規定時間分以上のデータに到達したときに、前記データ保存手段が保存したデータを上位装置によって読み込むようにオペレータに通知する読込指示手段を備えることを特徴とするＰＩＤコントローラ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＰＩＤコントローラにおいて、
前記データ記録手段は、さらに、前記操作量ＭＶの時系列データと前記設定値ＳＰの時系列データとを一時的に記録し、
前記データ保存手段は、前記制御量ＰＶの時系列データに加えて、前記アラームの発生前後において前記データ記録手段が記録する操作量ＭＶの時系列データおよび設定値ＳＰの時系列データを前記データ記録手段から読み出して保存することを特徴とするＰＩＤコントローラ。
【請求項７】
ＰＩＤ制御演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出ステップと、
この操作量算出ステップで算出した操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力ステップと、
前記制御量ＰＶの時系列データを一時的に記録するデータ記録ステップと、
異常を検出したときにアラームを発生させるアラーム通知ステップと、
前記アラームが発生した場合のみ、このアラームの発生前後において前記データ記録ステップで記録するデータを読み出して保存するデータ保存ステップとを含み、
前記データ保存ステップは、前記アラームの発生時点よりも第１の時間Ｔ１だけ前の時点から、前記アラームの発生時点よりも第２の時間Ｔ２だけ後の時点までの範囲のデータを保存するステップを含み、
前記第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２は、ＰＩＤパラメータの積分時間ＴＩのα倍の値に予め設定されることを特徴とするデータ収集方法。
【請求項８】
ＰＩＤ制御演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出ステップと、
この操作量算出ステップで算出した操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力ステップと、
前記制御量ＰＶの時系列データを一時的に記録するデータ記録ステップと、
異常を検出したときにアラームを発生させるアラーム通知ステップと、
前記アラームが発生した場合のみ、このアラームの発生前後において前記データ記録ステップで記録するデータを読み出して保存するデータ保存ステップとを含み、
前記制御対象は、ヒータを利用した加熱制御系であり、
前記データ保存ステップは、前記アラームの発生時点よりも第１の時間Ｔ１だけ前の時点から、前記アラームの発生時点よりも第２の時間Ｔ２だけ後の時点までの範囲のデータを保存するステップを含み、
前記第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２は、アラームの種類に応じて異なる時間に設定されることを特徴とするデータ収集方法。
【請求項９】
請求項８記載のデータ収集方法において、
前記データ保存ステップは、ヒータ断線アラーム発生時はＰＩＤパラメータの積分時間ＴＩのα倍の値を前記第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２として採用し、センサ断線アラーム発生時はＰＩＤパラメータと無関係な固定値を前記第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２として採用するステップを含むことを特徴とするデータ収集方法。
【請求項１０】
請求項７乃至９のいずれか１項に記載のデータ収集方法において、
前記アラーム通知ステップは、前記制御量ＰＶが所定の制御量範囲を超えたとき、あるいは前記制御量ＰＶの一定時間当たりの変化率が所定の制御量変化率範囲を超えたときに、アラームを発生させるステップを含むことを特徴とするデータ収集方法。
【請求項１１】
請求項７乃至１０のいずれか１項に記載のデータ収集方法において、
さらに、前記データ保存ステップで保存したデータが規定時間分以上のデータに到達したときに、前記データ保存ステップで保存したデータを上位装置によって読み込むようにオペレータに通知する読込指示ステップを含むことを特徴とするデータ収集方法。
【請求項１２】
請求項７乃至１１のいずれか１項に記載のデータ収集方法において、
前記データ記録ステップは、さらに、前記操作量ＭＶの時系列データと前記設定値ＳＰの時系列データとを一時的に記録するステップを含み、
前記データ保存ステップは、前記制御量ＰＶの時系列データに加えて、前記アラームの発生前後において前記データ記録ステップで記録する操作量ＭＶの時系列データおよび設定値ＳＰの時系列データを読み出して保存するステップを含むことを特徴とするデータ収集方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温調計などのＰＩＤコントローラに係り、特にデータ収集機能を備えたＰＩＤコントローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加熱処理炉などの温度を制御するために、ＰＩＤ制御機能を実装した温調計が利用されている。温調計では、ＰＩＤパラメータなどの多数のパラメータを設定する必要がある。温調計は、ＰＩＤパラメータを用いてＰＩＤ演算を行ない、目標温度に設定された設定値ＳＰに温度計測値ＰＶが一致するように操作量ＭＶを出力する。これにより、温度計測値ＰＶ（制御量ＰＶ）を目標温度（設定値ＳＰ）に近づけることができる。したがって、ＰＩＤパラメータなどの設定が必要かつ重要になる。
【０００３】
ところで、制御結果情報（設定値到達時間やオーバーシュート量など制御応答における特徴量のデータ）は、制御の不具合状態の把握やＰＩＤパラメータなどの調整の際に、実際の制御対象に対する制御結果として有効な情報となる。このため、昇温や降温などの一連の制御動作を実施しながら温調計内部で制御応答の特徴量を算出し、温調計内部に保存しておく機能が実施されている（特許文献１参照）。一方、データロガーのように、測定データを全て収集し記録する機器も実用されている（特許文献２参照）。これら特許文献１、特許文献２に開示されたデータ収集機能により、ＰＩＤ制御の制御応答の特徴量あるいは全ての時系列データを収集し、監視対象、分析対象として処理することが可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１７４３９号公報
【特許文献２】特開２００８−２８６６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
温度制御においては、昇温や降温などの一連の制御動作だけでは、有効な情報収集としては不十分である。すなわち、特許文献１に開示された特徴量算出機能では、保存する情報が限られるので不十分である。一方、特許文献２に開示されたデータロガーでは、制御動作の情報として不必要なものも含めて、データ収集量が多過ぎるので、扱いが煩雑になり不便である。したがって、制御動作に特化した有効な情報収集機能として、煩雑になり過ぎず、かつ情報不足になり過ぎないように改善された機能が求められている。特に昇温や降温の応答以外にも、特殊な状況での活用を広げていく改良が求められている。
【０００６】
簡易型のＰＩＤコントローラの代表例でもある温調計には、センサ断線を検知した場合のアラーム機能などが実装されている。アラーム発生の前後の時間帯は、アラームの原因を分析する対象時間帯になるので、特に詳細な時系列データが必要になる。しかし、従来のＰＩＤコントローラでは、アラームの発生前後の時間帯の詳細な時系列データを収集するような機能は実現されていないという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、温調計などの簡易型のＰＩＤコントローラのような低価格製品への実装を前提とし、アラームの発生前後の詳細な時系列データを収集することができるＰＩＤコントローラおよびデータ収集方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＰＩＤコントローラは、ＰＩＤ制御演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出手段と、この操作量算出手段によって算出された操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力手段と、前記制御量ＰＶの時系列データを一時的に記録するデータ記録手段と、異常を検出したときにアラームを発生させるアラーム通知手段と、前記アラームが発生した場合のみ、このアラームの発生前後において前記データ記録手段が記録するデータを前記データ記録手段から読み出して保存するデータ保存手段とを備え、前記データ保存手段は、前記アラームの発生時点よりも第１の時間Ｔ１だけ前の時点から、前記アラームの発生時点よりも第２の時間Ｔ２だけ後の時点までの範囲のデータを保存するものであり、前記第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２は、ＰＩＤパラメータの積分時間ＴＩのα倍の値に予め設定されることを特徴とするものである。
また、本発明のＰＩＤコントローラは、ＰＩＤ制御演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出手段と、この操作量算出手段によって算出された操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力手段と、前記制御量ＰＶの時系列データを一時的に記録するデータ記録手段と、異常を検出したときにアラームを発生させるアラーム通知手段と、前記アラームが発生した場合のみ、このアラームの発生前後において前記データ記録手段が記録するデータを前記データ記録手段から読み出して保存するデータ保存手段とを備え、前記制御対象は、ヒータを利用した加熱制御系であり、前記データ保存手段は、前記アラームの発生時点よりも第１の時間Ｔ１だけ前の時点から、前記アラームの発生時点よりも第２の時間Ｔ２だけ後の時点までの範囲のデータを保存するものであり、前記第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２は、アラームの種類に応じて異なる時間に設定されることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明のＰＩＤコントローラの１構成例において、前記データ保存手段は、ヒータ断線アラーム発生時はＰＩＤパラメータの積分時間ＴＩのα倍の値を前記第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２として採用し、センサ断線アラーム発生時はＰＩＤパラメータと無関係な固定値を前記第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２として採用することを特徴とするものである。
また、本発明のＰＩＤコントローラの１構成例において、前記アラーム通知手段は、前記制御量ＰＶが所定の制御量範囲を超えたとき、あるいは前記制御量ＰＶの一定時間当たりの変化率が所定の制御量変化率範囲を超えたときに、アラームを発生させることを特徴とするものである。
また、本発明のＰＩＤコントローラの１構成例は、さらに、前記データ保存手段が保存したデータが規定時間分以上のデータに到達したときに、前記データ保存手段が保存したデータを上位装置によって読み込むようにオペレータに通知する読込指示手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明のＰＩＤコントローラの１構成例において、前記データ記録手段は、さらに、前記操作量ＭＶの時系列データと前記設定値ＳＰの時系列データとを一時的に記録し、前記データ保存手段は、前記制御量ＰＶの時系列データに加えて、前記アラームの発生前後において前記データ記録手段が記録する操作量ＭＶの時系列データおよび設定値ＳＰの時系列データを前記データ記録手段から読み出して保存することを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明のデータ収集方法は、ＰＩＤ制御演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出ステップと、この操作量算出ステップで算出した操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力ステップと、前記制御量ＰＶの時系列データを一時的に記録するデータ記録ステップと、異常を検出したときにアラームを発生させるアラーム通知ステップと、前記アラームが発生した場合のみ、このアラームの発生前後において前記データ記録ステップで記録するデータを読み出して保存するデータ保存ステップとを含み、前記データ保存ステップは、前記アラームの発生時点よりも第１の時間Ｔ１だけ前の時点から、前記アラームの発生時点よりも第２の時間Ｔ２だけ後の時点までの範囲のデータを保存するステップを含み、前記第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２は、ＰＩＤパラメータの積分時間ＴＩのα倍の値に予め設定されることを特徴とするものである。
また、本発明のデータ収集方法は、ＰＩＤ制御演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出ステップと、この操作量算出ステップで算出した操作量ＭＶを制御対象に出力する操作量出力ステップと、前記制御量ＰＶの時系列データを一時的に記録するデータ記録ステップと、異常を検出したときにアラームを発生させるアラーム通知ステップと、前記アラームが発生した場合のみ、このアラームの発生前後において前記データ記録ステップで記録するデータを読み出して保存するデータ保存ステップとを含み、前記制御対象は、ヒータを利用した加熱制御系であり、前記データ保存ステップは、前記アラームの発生時点よりも第１の時間Ｔ１だけ前の時点から、前記アラームの発生時点よりも第２の時間Ｔ２だけ後の時点までの範囲のデータを保存するステップを含み、前記第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２は、アラームの種類に応じて異なる時間に設定されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アラームが発生した場合のみ、アラームの発生前後においてデータ記録手段が一時的に記録するデータをデータ記録手段から読み出して保存するようにしたので、アラームの原因を分析するためのデータを、煩雑になり過ぎず、かつ情報不足になり過ぎないように収集することができる。本発明では、センサ断線アラーム発生前の計測ノイズの増大を示すデータや、ヒータ断線アラーム発生前の平衡点異常を示すデータなどを、予兆解析の記録として収集することができる。また、本発明では、ＰＩＤコントローラの内部でデータを収集するので、通信ネットワークなどを介してＰＩＤコントローラ外部のデータ収集機器によってデータを収集する場合に比べ、通信ノイズなどによる紛らわしい事象を確実に排除することができる。
【００１２】
また、本発明では、アラームの発生前後の時間帯を決める第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２をＰＩＤパラメータの積分時間ＴＩのα倍の値に予め設定しておくことにより、ＰＩＤコントローラの設定作業を行なうオペレータの負担を軽減することができる。
【００１３】
また、本発明では、アラームの発生前後の時間帯を決める第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２を、アラームの種類に応じて異なる時間に設定することにより、アラームの種類に応じた適切な値に設定することができる。
【００１４】
また、本発明では、データ保存手段が保存したデータが規定時間分以上のデータに到達したときに、データ保存手段が保存したデータを上位装置によって読み込むようにオペレータに通知することにより、データ保存手段のデータ保存の余裕量が少なくなったことをオペレータに伝えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係るＰＩＤコントローラの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る加熱制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るＰＩＤコントローラの動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態に係るＰＩＤコントローラのデータ収集の動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［発明の原理］
温調計などのＰＩＤコントローラにおいて、アラーム発生の前後の時間帯は、アラームの原因の分析のために詳細な時系列データが必要になる。一方、ＰＩＤ演算の場合、アラームが発生していない通常時の制御動作の性質は、一般的にシミュレーションなどにより再現しやすいものになっている。つまり、アラーム発生の前後の時間帯以外は、詳細な時系列データが得られなくても、事後の分析に大きな支障は生じない。
【００１７】
発明者は、上記の問題を見出したことに基づき、またアラーム発生の期間は一般的には時間的に少ないことに着眼し、アラーム発生前後を、特殊な状況での活用を広げていくための活用対象とすることに想到した。アラームの発生前後の時間帯の範囲は、ＰＩＤパラメータに基づいて決めることができる。
具体的には、データの収集、一時的な記録を常時実行し、アラームが発生した場合のみ、このアラームの発生前後において収集・記録したデータを上書き不可の状態で保存する。このようにすることにより、アラームの原因を分析するためのデータを、煩雑になり過ぎず、かつ情報不足になり過ぎないように収集することができる。
【００１８】
なお、温調計などの簡易型のＰＩＤコントローラ内のデータ収集機能を利用することで、アラームの原因分析に有効な「制御系の生のデータ」を確実に捕えることができるようになるが、一方でＰＩＤコントローラの記憶容量は制限される。したがって、記憶容量を十分に確保できる上位装置（例えばＰＣ（Personal Computer））によってデータを読み込むようにオペレータに通知する機能や、データを上位装置に自動転送してＰＩＤコントローラのデータ領域の上書きを許容する状態に戻す機能を併用するのが好ましい。
【００１９】
［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係るＰＩＤコントローラの構成を示すブロック図である。ＰＩＤコントローラは、従来からＰＩＤコントローラに設けられている一般的構成である制御機能部１と、本実施の形態の特徴的構成であるデータ収集機能部２とを備えている。
【００２０】
制御機能部１は、設定値ＳＰをコントローラ外部から入力する設定値入力部１０と、制御量ＰＶを計測器から入力する制御量入力部１１と、ＰＩＤ制御演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する操作量算出部１２と、操作量ＭＶをコントローラ外部に出力する操作量出力部１３と、異常を検出したときにアラームを発生させるアラーム通知部１４とを備えている。
【００２１】
データ収集機能部２は、制御量ＰＶの時系列データと操作量ＭＶの時系列データと設定値ＳＰの時系列データとを一時的に記録するデータ記録部１５と、現在の日時を計時する時計１６と、アラームが発生した場合のみ、このアラームの発生前後においてデータ記録部１５が記録するデータを読み出して保存するデータ保存部１７と、データ保存部１７が保存したデータが規定時間分以上のデータに到達したときに、データ保存部１７が保存したデータを上位装置によって読み込むようにオペレータに通知する読込指示部１８とを備えている。
【００２２】
図２は本実施の形態の適用対象となる加熱制御装置の構成を示すブロック図である。加熱制御装置は、処理対象の被加熱物を加熱する加熱処理炉１００と、電気ヒータ１０１と、加熱処理炉１００内の温度を計測する温度センサ１０２と、加熱処理炉１００内の温度を制御するＰＩＤコントローラ１０３と、電力調整器１０４と、電力供給回路１０５とから構成される。
【００２３】
ＰＩＤコントローラ１０３は、温度センサ１０２が計測した制御量ＰＶ（温度）が設定値ＳＰと一致するように操作量ＭＶを算出する。設定値ＳＰは例えばオペレータによって設定される。電力調整器１０４は、操作量ＭＶに応じた電力を決定し、この決定した電力を電力供給回路１０５を通じて電気ヒータ１０１に供給する。こうして、ＰＩＤコントローラ１０３は、加熱処理炉１００内の被加熱物の温度を制御する。図１の制御機能部１とデータ収集機能部２とはＰＩＤコントローラ１０３に実装される。
【００２４】
次に、本実施の形態の動作を図３を参照して説明する。設定値ＳＰは、オペレータなどによって設定され、設定値入力部１０を介して操作量算出部１２とデータ記録部１５とに入力される（図３ステップＳ１）。
制御量ＰＶは、計測器（図２の例では温度センサ１０２）によって計測され、制御量入力部１１を介して操作量算出部１２とアラーム通知部１４とデータ記録部１５とに入力される（図３ステップＳ２）。
【００２５】
操作量算出部１２は、以下の伝達関数式のようなＰＩＤ制御演算により設定値ＳＰと制御量ＰＶに基づき操作量ＭＶを算出する（図３ステップＳ３）。
ＭＶ＝（１００／ＰＢ）｛１＋（１／ＴＩｓ）＋ＴＤｓ｝（ＳＰ−ＰＶ）
・・・（１）
式（１）において、ＰＢは比例帯、ＴＩは積分時間、ＴＤは微分時間、ｓはラプラス演算子である。
【００２６】
操作量出力部１３は、操作量算出部１２によって算出された操作量ＭＶを制御対象に出力する（図３ステップＳ４）。図２の例では、電力調整器１０４が操作量ＭＶの実際の出力先となる。
【００２７】
データ記録部１５は、制御量入力部１１から入力された制御量ＰＶと操作量算出部１２によって算出された操作量ＭＶと設定値入力部１０から入力された設定値ＳＰとを、収集すべきデータとして一時的に記録する（図３ステップＳ５）。このとき、データ記録部１５は、制御量ＰＶと操作量ＭＶと設定値ＳＰとからなるデータセットに、時計１６から得られる現在時刻の情報を付加して記録する。
【００２８】
制御動作が継続し、ステップＳ１〜Ｓ５の処理が制御周期毎に繰り返し実行されると、制御量ＰＶの時系列データと操作量ＭＶの時系列データと設定値ＳＰの時系列データとがデータ記録部１５に記憶されることになる。
【００２９】
次に、アラーム通知部１４は、異常を検出したときに（図３ステップＳ６においてＹＥＳ）、アラームを発生させる（図３ステップＳ７）。異常の種類としては、例えば制御量ＰＶが所定の制御量範囲を超えたり、制御量ＰＶの一定時間当たりの変化率が所定の制御量変化率範囲を超えたりするなどの制御動作の異常、ＰＩＤコントローラ自体の故障、またはＰＩＤコントローラに設定されるパラメータ（ＰＩＤパラメータなど）の異常設定等がある。アラームの発生・通知方法としては、例えばアラーム信号を上位装置（例えばＰＣ（Personal Computer））に出力したり、ＰＩＤコントローラに設けられたアラーム通知用のＬＥＤを点滅または点灯させたりする等の方法がある。
【００３０】
データ保存部１７は、アラームが発生した場合に、このアラームの発生前後においてデータ記録部１５が記録するデータ（制御量ＰＶの時系列データと操作量ＭＶの時系列データと設定値ＳＰの時系列データ）をデータ記録部１５から読み出して保存する（図３ステップＳ８）。アラームの発生前後とは、アラームの発生時点よりも所定の第１の時間Ｔ１だけ前の時点から、アラームの発生時点よりも所定の第２の時間Ｔ２だけ後の時点までの範囲のことを言う。したがって、この範囲にはアラームの発生時点も含まれる。
【００３１】
データ保存部１７は、データ記録部１５が記録したデータに付加されている時刻情報を基に、アラームの発生時点よりも所定の第１の時間Ｔ１だけ前の時点からアラームの発生時点までのデータをデータ記録部１５から読み出し、この読み出したデータをデータ記録部１５に記録されていた順（時刻情報が示す時刻の順）で保存し、さらにアラーム発生時点以後にデータ記録部１５が記録するデータのうち、アラームの発生時点よりも所定の第２の時間Ｔ２だけ後の時点までのデータをデータ記録部１５から順次読み出して、データ記録部１５に記録されていた順で保存すればよい。第１の時間Ｔ１と第２の時間Ｔ２とは、同じでもよいし異なっていてもよい。
【００３２】
なお、ここでのデータ保存方法では、アラームの発生時点から第２の時間Ｔ２が経過するまで、データの保存が継続して行なわれることになるが、これに限るものではなく、データの保存を１度で済ますようにしてもよい。具体的には、データ保存部１７は、アラームが発生したときに直ちにステップＳ８の処理を実施せずに、アラームの発生時点から第２の時間Ｔ２が経過した後に、アラームの発生時点よりも第１の時間Ｔ１だけ前の時点から、アラームの発生時点よりも第２の時間Ｔ２だけ後の時点までの範囲のデータをデータ記録部１５から読み出して保存するようにしてもよい。
【００３３】
データ記録部１５によるデータの一時的記録と、データ保存部１７によるデータの保存との違いは、上記の説明から明らかなように、データ記録部１５ではアラーム発生時か否かを区別することなく全てのデータを記録するのに対し、データ保存部１７ではアラームの発生前後のデータのみを保存する点と、データ記録部１５ではデータの上書きが許容されており、データ記録部１５の記憶容量の上限に達すると、古い方のデータから順に新しいデータに上書きされていくのに対し、データ保存部１７ではデータの上書きが禁止されており、保存されているデータを削除しない限り、新たなデータを保存することができない点である。データ記録部１５とデータ保存部１７の記憶容量は、少なくともアラームの発生前後の範囲のデータの容量よりも大きい容量であればよい。
【００３４】
読込指示部１８は、データ保存部１７が保存したデータが規定時間分以上のデータに到達したときに（図３ステップＳ９）、データ保存部１７が保存したデータを上位装置（例えばＰＣ）によって読み込むようにオペレータに通知する（図３ステップＳ１０）。通知方法としては、例えばオペレータが催促を認識できるように、ＬＥＤを点滅または点灯させる等の方法がある。
【００３５】
以上のようなステップＳ１〜Ｓ１０の処理が、例えばオペレータからの指令によって制御が終了するまで（図３ステップＳ１１においてＹＥＳ）、制御周期毎に繰り返し実行される。
【００３６】
なお、アラームが発生した場合、アラームの原因が解消するまでアラームが発生し続けることがあるが、同一種類のアラームについて図３のステップＳ８の処理を繰り返す必要はなく、データ保存部１７は、アラームが最初に発生した時点で当該アラームの発生前後のデータを保存すればよい。
【００３７】
アラームの種類（制御量ＰＶの異常、制御量ＰＶの変化率の異常、ＰＩＤコントローラの故障、パラメータの異常設定など）は、アラーム通知部１４から出力されるアラーム信号に付加されているアラームコードによって区別することができる。データ保存部１７は、アラームの発生前後のデータを保存する際に、アラーム通知部１４から取得したアラームコードをデータに付加して保存する。これにより、データ保存部１７は、どのような種類のアラームについて、アラームの発生前後のデータを保存中かを認識することができる。データ保存部１７は、１種類のアラームについてアラームの発生前後のデータを保存する回数を１回のみとし、同一種類のアラームについて既にアラームの発生前後のデータを保存中の場合には、同じ処理を再度実施したり重複して実施したりしないようにする。
【００３８】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）は本実施の形態のＰＩＤコントローラのデータ収集の動作を説明する図であり、図４（Ａ）は制御量ＰＶの変化の１例を示し、図４（Ｂ）は操作量ＭＶの変化の１例を示している。図４（Ａ）の縦軸は制御量ＰＶ、横軸は時間、図４（Ｂ）の縦軸は操作量ＭＶ、横軸は時間である。ここでは、設定値ＳＰを温度設定値、制御量ＰＶを温度計測値とし、例えば図２に示した加熱制御装置においてデータを収集する場合について説明する。また、（ＳＰ−５℃）から（ＳＰ＋５℃）までを正常な制御量範囲としている。したがって、制御量ＰＶが（ＳＰ−５℃）を下回るか（ＳＰ＋５℃）を上回ると、アラームが発生する。
【００３９】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）の例では、設定値ＳＰ＝２００℃で温度制御中に操作量ＭＶに通常は現れない上下動が発生し、制御量ＰＶが低下して遂には時刻ｔ２で制御量範囲の下限値（ＳＰ−５℃）を下回ったときに、アラームが発生する。データ保存部１７は、アラームの発生時点ｔ２よりも第１の時間Ｔ１だけ前の時点ｔ１から、アラームの発生時点ｔ２よりも第２の時間Ｔ２だけ後の時点ｔ３までの範囲のデータをデータ記録部１５から読み出して保存する。
【００４０】
温調計などのＰＩＤコントローラでは、例えばセンサ断線により温度計測値（制御量ＰＶ）が急変した場合（制御量ＰＶの変化率が所定の制御量変化率範囲を超えた場合）や、設定値ＳＰ変更時の操作量ＭＶの急変などに伴うヒータ断線により温度計測値（制御量ＰＶ）が異常低下した場合（制御量ＰＶが所定の制御量範囲を超えた場合）などに、上記のようなデータの保存が必要になる。
【００４１】
本実施の形態では、センサ断線アラーム発生前の計測ノイズの増大を示すデータや、ヒータ断線アラーム発生前の平衡点異常を示すデータなどが、予兆解析の記録として収集できることになる。また、本実施の形態では、ＰＩＤコントローラの内部でデータを収集するので、通信ネットワークなどを介してＰＩＤコントローラ外部のデータ収集機器によってデータを収集する場合に比べ、通信ノイズなどによる紛らわしい事象を確実に排除することができる。
【００４２】
制御動作の周波数特性（ＰＩＤ演算の性質上計算可能）よりも高周波の外乱などが印加した場合などにおいて、アラームが発生する異常な制御動作が起こりやすい。したがって、ＰＩＤパラメータの積分時間ＴＩのα倍（例えばα＝２．０）を第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２とすれば（Ｔ１＝Ｔ２＝αＴＩ）、オペレータが適度な設定をする際に迷わずに済むようになる。
【００４３】
ここで、例えばセンサ断線により制御量ＰＶに異常値が現れるアラームであれば、計測系統のみの問題であり、制御対象の時定数やむだ時間は原則的に無関係である。一方、ヒータ断線により制御量ＰＶに異常値が現れるアラームであれば、制御動作系統の問題であり、制御対象の時定数やむだ時間が長いほど、ヒータ断線直後からアラーム発生までの時間は長くなる。一般的に制御対象の時定数やむだ時間が長い場合に、ＰＩＤパラメータの積分時間ＴＩが大きな値に設定される。
【００４４】
したがって、データ保存部１７は、ヒータ断線アラーム（制御量ＰＶが所定の制御量範囲を超えた場合）については、上記のように積分時間ＴＩのα倍の値を第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２として採用し（Ｔ１＝Ｔ２＝αＴＩ）、センサ断線アラーム（制御量ＰＶの変化率が所定の制御量変化率範囲を超えた場合）については、ＰＩＤパラメータと無関係な固定値βを第１の時間Ｔ１および第２の時間Ｔ２として採用するのが好ましい（Ｔ１＝Ｔ２＝β）。上記のとおり、アラームの種類は、アラーム通知部１４から出力されるアラーム信号に付加されているアラームコードによって区別することができる。データ記録部１５とデータ保存部１７の記憶容量は、アラームの種類によって異なる第１の時間Ｔ１と第２の時間Ｔ２の合計の時間（Ｔ１＋Ｔ２）のうち最大値の時間分のデータの容量よりも大きい容量であればよい。
以上の実施の形態により、アラームの原因を分析するためのデータを、煩雑になり過ぎず、かつ情報不足になり過ぎないように収集することができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、ＰＩＤコントローラに時計機能（データに時刻情報を付加する機能）があることを前提としているが、これに限るものではない。データ記録部１５は制御周期毎にデータを記録するので、個々のデータの間隔は制御周期と等しい。したがって、所望の長さの時間範囲に含まれるデータの個数を容易に計算することができる。つまり、ＰＩＤコントローラに時計機能がない場合、データ保存部１７は、アラームが発生したときに、アラーム発生時点以前にデータ記録部１５が記録したデータのうち、新しい方のデータから順に第１の時間Ｔ１だけ遡る個数分の過去のデータをデータ記録部１５から読み出し、この読み出したデータをデータ記録部１５に記録されていた順で保存し、さらにアラーム発生時点以後にデータ記録部１５が記録するデータのうち、第２の時間Ｔ２に相当する個数分のデータをデータ記録部１５から読み出して保存すればよい。
【００４６】
また、本実施の形態では、データ収集機能部２に読込指示部１８を設けているが、自動転送手段を設けるようにしてもよい。この自動転送手段は、データ保存部１７が保存したデータが規定時間分以上のデータに到達したときに、データ保存部１７が保存したデータを通信ネットワークを介して上位装置に自動的に転送し、データ保存部１７が保存したデータを削除する。これにより、データ保存部１７をデータの上書きが可能な状態に戻すことができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、データ記録部１５が、制御量ＰＶの時系列データと操作量ＭＶの時系列データと設定値ＳＰの時系列データとを記録し、データ保存部１７が、アラームの発生前後においてデータ記録部１５が記録するデータを保存しているが、操作量ＭＶの時系列データと設定値ＳＰの時系列データを記録・保存することは本発明の必須の要件ではない。データ記録部１５は、制御量ＰＶの時系列データのみを記録し、データ保存部１７は、アラームの発生前後においてデータ記録部１５が記録する制御量ＰＶの時系列データのみを保存するようにしてもよい。
【００４８】
本実施の形態で説明したＰＩＤコントローラは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、データ収集機能を備えたＰＩＤコントローラに適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１…制御機能部、２…データ収集機能部、１０…設定値入力部、１１…制御量入力部、１２…操作量算出部、１３…操作量出力部、１４…アラーム通知部、１５…データ記録部、１６…時計、１７…データ保存部、１８…読込指示部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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