JP2002062933A - Field equipment - Google Patents
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- JP2002062933A JP2002062933A JP2000247150A JP2000247150A JP2002062933A JP 2002062933 A JP2002062933 A JP 2002062933A JP 2000247150 A JP2000247150 A JP 2000247150A JP 2000247150 A JP2000247150 A JP 2000247150A JP 2002062933 A JP2002062933 A JP 2002062933A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 機器自身の診断に限らず、他のフィールド機
器、或いはプロセスの診断を行う診断機能を備えたフィ
ールド機器を提供する。
【解決手段】 通信媒体を介して接続されるフィールド
機器であって、データまたは信号を送受信する送受信手
段と、数値演算機能と、他のフィールド機器からの情報
を受信しこの受信した情報に基づいてフィールド機器自
身、他のフィールド機器またはプロセス・ループの運転
状態を診断する診断手段とを備えることを特徴とするフ
ィールド機器。
(57) [Problem] To provide a field device having a diagnosis function for diagnosing not only the device itself but also another field device or a process. SOLUTION: A field device connected via a communication medium, a transmitting / receiving means for transmitting / receiving data or a signal, a numerical operation function, receiving information from another field device, and based on the received information, A diagnostic device for diagnosing the operating condition of a field device itself, another field device or a process loop.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、一連の処理部門と
制御システムとを接続したプロセス・プラントで使用さ
れるフィールド機器に関し、より詳細には、デジタル通
信等の手段を介して上位側システムに接続されるフィー
ルド機器に関わるものである。デジタル通信では、例え
ば、プロセス工業用の通信プロトコル、即ち、ファウン
デーション・フィールド・バス(Foundation
Fieldbus)、プロフィ・バス(PROFIB
US)、ハート(HART)、ブレイン(BRAIN)
等のプロトコルが使用できる。フィールド機器には、例
えばプロセス工業用のセンサやアクチュエータ機器、即
ち伝送器、流量計、或いはバルブポジショナ等が含まれ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a field device used in a process plant in which a series of processing departments and a control system are connected, and more specifically, to a higher-level system via a means such as digital communication. It concerns the connected field devices. In digital communication, for example, a communication protocol for the process industry, that is, a foundation field bus (Foundation Field Bus)
Fieldbus, PROFIB
US), Heart (HART), Brain (BRAIN)
Etc. can be used. The field device includes, for example, a sensor or an actuator device for a process industry, that is, a transmitter, a flow meter, a valve positioner, or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】通信媒体を介して上位側制御システムと
フィールド機器とが接続される工業用制御システムで
は、フィールド機器の機能が多様化している。また、フ
ィールド・バス(Fieldbus)に代表される、通
信網によるフィールド機器間での通信が容易になってき
た。これらにより、種々の可能性が生まれている。2. Description of the Related Art In an industrial control system in which an upper control system and a field device are connected via a communication medium, the functions of the field device are diversified. In addition, communication between field devices via a communication network represented by a field bus (Fieldbus) has become easier. With these, various possibilities are born.
【0003】近年、フィールド機器では、CPU等の演
算能力を備えることにより、機器本来の性能の向上を果
たすと同時に、機器自身の診断機能、つまり自己診断を
具備するようになってきた。これにより、機器のメンテ
ナンス情報を、デジタル通信を介してオンライン接続さ
れた制御システム側に知らせることができる。In recent years, a field device has been provided with a computing function such as a CPU, thereby improving the inherent performance of the device and, at the same time, having a diagnostic function of the device itself, that is, a self-diagnosis function. Thereby, the maintenance information of the device can be notified to the control system connected online through digital communication.
【0004】例えば、フィールド機器がバルブポジショ
ナの場合、機器の要素である電空変換機構の制御電流を
監視し、制御電流の定常値がある一定の値以上又は以下
になったときに、電空変換機構のメンテナンスが必要で
あるというアラート(アラーム)またはワーニングを発
信する。これにより、ユーザにメンテナンスを促す自己
診断が行われる。自己診断機能により、より安全な機器
の運転が実現できるとともに、今までは一定の周期で行
っていたメンテナンスを、必要なときのみに絞ることが
でき、メンテナンス・コストの削減を図ることができ
る。For example, when the field device is a valve positioner, the control current of the electropneumatic conversion mechanism, which is a component of the device, is monitored, and when the steady-state value of the control current becomes more than or less than a certain value, the electropneumatic device is controlled. Issues an alert (alarm) or warning that the conversion mechanism needs maintenance. As a result, a self-diagnosis that prompts the user for maintenance is performed. With the self-diagnosis function, safer operation of the device can be realized, and maintenance that has been performed at regular intervals can be reduced to only when necessary, and maintenance costs can be reduced.
【0005】従来の診断機能には、 フィールド機器の内部データを監視し、機器の異常を
診断する機能と、 フィールド機器の異常が確認された場合にアラートや
ワーニングを発信する機能とが挙げられる。また、構成
要素として、(1)内部データの監視機能と、(2)異常診断
条件を記憶する記憶手段と、(3)異常診断演算手段と、
(4)診断結果を送信する送信手段とが挙げられる。Conventional diagnostic functions include a function of monitoring internal data of a field device and diagnosing a device abnormality, and a function of issuing an alert or warning when an abnormality of a field device is confirmed. Further, as components, (1) a function of monitoring internal data, (2) storage means for storing abnormality diagnosis conditions, (3) abnormality diagnosis calculation means,
(4) Transmission means for transmitting a diagnosis result.
【0006】従来のフィールド機器は、プロセス量(圧
力、流量、温度、レベル等)を測定し、その情報を通信
により上位機器(制御システム)に送る。上位機器は、
送られた情報から制御信号を生成し、操作端(ポジショ
ナや電空変換器等)に与えることでプロセス制御を行
う。この際、プロセス量や制御信号の情報は、上位機器
に集約されるので、フィールド機器は、各々が出力する
信号、又は各々の入力信号しか持っていなかった。A conventional field device measures a process amount (pressure, flow rate, temperature, level, etc.) and sends the information to a higher-level device (control system) by communication. The host device is
Process control is performed by generating a control signal from the transmitted information and applying it to an operation terminal (positioner, electropneumatic converter, etc.). At this time, since the information of the process amount and the control signal is collected in the host device, the field device has only the signal output from each device or each input signal.
【0007】上位機器は、プロセス・プラントの運転状
態等を監視するために、各々のフィールド機器からの情
報を或る一定時間記憶しておき、プロセス・プラントの
運転状態のトレンド・データを有している。このトレン
ド・データは、主に、プロセス・プラントの運転状態を
監視するために使用されるが、何らかのトラブルが発生
した場合、その解析にも使用される。[0007] The host device stores information from each field device for a certain period of time in order to monitor the operation state of the process plant and the like, and has trend data of the operation state of the process plant. ing. This trend data is mainly used for monitoring the operation state of the process plant, but is also used for analysis when any trouble occurs.
【0008】図10は、フィールド・バスを介してフィ
ールド機器と上位機器とを接続した典型的なプロセス制
御システムの全体構成を示す図である。同図では、説明
の簡単化のために構成を単純化している。FIG. 10 is a diagram showing the overall configuration of a typical process control system in which field devices and higher-level devices are connected via a field bus. In the figure, the configuration is simplified for simplification of the description.
【0009】図10に示すように、プロセス制御(自動
制御)システムでは、フィールド・バス5を介してイン
ターフェイス装置(I/O)2とセンサ3とアクチュエ
ータ4とが上位側バスに各1台ずつ接続され、更に、イ
ンタフェース装置(I/O)2が上位側バス6を介して
上位側制御システム1に接続されている。上位側制御シ
ステム1は、インタフェース装置2より上位のコンピュ
ータなどで構成される。As shown in FIG. 10, in a process control (automatic control) system, an interface device (I / O) 2, a sensor 3 and an actuator 4 are each connected to an upper bus via a field bus 5. The interface device (I / O) 2 is connected to the upper control system 1 via the upper bus 6. The upper control system 1 is configured by a computer or the like higher than the interface device 2.
【0010】一般的に、実際のプロセス制御アプリケー
ションでは、多くの機器が一つのフィールド・バス・セ
グメントに接続される。また、フィールド・バス・セグ
メントや、フィールド・バスを介さないアナログ機器、
及び、I/O2や上位側制御システム1も、それぞれ複
数個が接続されている。特に、I/O2や上位側制御シ
ステム1群は、DCS(Distributed Co
ntrol System)等と呼ばれる。Generally, in a real process control application, many devices are connected to one field bus segment. In addition, field bus segments, analog devices that do not go through the field bus,
Also, a plurality of I / O2s and the higher-level control system 1 are connected, respectively. In particular, the I / O 2 and the higher-level control system group 1 are provided with DCS (Distributed Co
control system).
【0011】センサ3は、AI(Analog Inp
ut:アナログ入力)ファンクション・ブロック7を具
備する。AIファンクション・ブロック7には、センサ
素子及び周辺ハードウェアによって計測されたプロセス
量が入力され、AIファンクション・ブロック7は、入
力データに基づいてスケーリングやダンピングなどを施
す。計測するプロセス量が、例えば流量と温度などとい
うように複数ある場合には、AIファンクションブロッ
ク7を複数個(同図では2個)配置することも可能であ
る。The sensor 3 has an AI (Analog Inp).
ut: analog input). A process amount measured by the sensor element and peripheral hardware is input to the AI function block 7, and the AI function block 7 performs scaling, damping, and the like based on the input data. When there are a plurality of process quantities to be measured, such as a flow rate and a temperature, a plurality of (two in the figure) AI function blocks 7 can be arranged.
【0012】また、アクチュエータ4は、PIDファン
クションブロック8とAO(Analog Outpu
t:アナログ出力)ファンクション・ブロック9とを備
えている。PIDファンクション・ブロック8は、AI
ファンクション・ブロック7から伝達されたプロセス量
と、上位側制御システム1から与えられたセット・ポイ
ントによって、流量及び温度などのプロセス制御の制御
演算を行うものであり、必ずしもアクチュエータ4内に
配設される必要は無く、センサ3内やI/O2内に配置
されていても良い。The actuator 4 includes a PID function block 8 and an AO (Analog Output).
t: analog output) function block 9. The PID function block 8 contains the AI
The control amount of the process control such as the flow rate and the temperature is controlled by the process amount transmitted from the function block 7 and the set point given from the upper control system 1. It does not need to be provided, and may be arranged in the sensor 3 or the I / O 2.
【0013】また、AOファンクション・ブロック9
は、PIDファンクション・ブロック8から与えられた
操作量にスケーリング等の処理を施し、アクチュエータ
素子又はその周辺ハードウェアに出力を与える。なお、
図10では、単純なシングル・ループ制御例を示した
が、より多くの機器にある複数のファンクション・ブロ
ックを組み合わせ、複数の制御ループやカスケード制御
などにより複雑な制御系を構成することも可能である。AO function block 9
Performs processing such as scaling on the operation amount given from the PID function block 8, and provides an output to the actuator element or its peripheral hardware. In addition,
FIG. 10 shows an example of a simple single loop control. However, it is also possible to combine a plurality of function blocks in more devices to form a complicated control system by a plurality of control loops and cascade control. is there.
【0014】また、図10の構成において、各機器もし
くは各ファンクション・ブロックで発生した機器アラー
ムやプロセス・アラームなどの診断結果は、各ブロック
により生成され、必要に応じてフィールド・バス5上に
発信される。或いは、各ブロックのアラームに関連した
パラメータを上位側制御システム1側から読みに行くこ
とにより、アラーム発生を認識することが出来る。In the configuration shown in FIG. 10, a diagnosis result such as a device alarm or a process alarm generated in each device or each function block is generated by each block and transmitted to the field bus 5 as necessary. Is done. Alternatively, the occurrence of an alarm can be recognized by reading the parameters related to the alarm of each block from the upper control system 1 side.
【0015】一般的に機器アラームとは、機器固有の問
題、例えばセンサ3やアクチュエータ4の故障、メモリ
の異常などの自己診断結果などを報知するものであり、
ファンクション・ブロック、リソース・ブロック、もし
くは、トランスデューサ・ブロックと呼ばれる機器に内
蔵されたブロックにより生成される。プロセス・アラー
ムは、HIアラーム、LOアラームなどの様に流量や温
度などのプロセス量がある設定されたしきい値を超えた
場合に生成される。In general, a device alarm is to notify a device-specific problem, for example, a self-diagnosis result such as a failure of the sensor 3 or the actuator 4 or a memory abnormality.
It is generated by a function block, a resource block, or a block built into a device called a transducer block. A process alarm is generated when a process quantity, such as flow rate or temperature, such as an HI alarm or LO alarm, exceeds a certain set threshold.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
のフィールド機器では、機器本来の機能に加えて診断機
能を備えたことにより種々のメリットが生じてきたが、
その診断機能はフィールド機器自身の診断に限定される
ため、診断に限界がある。As described above, in the conventional field device, various merits have been brought about by providing a diagnostic function in addition to the original function of the device.
Since the diagnosis function is limited to the diagnosis of the field device itself, there is a limit to the diagnosis.
【0017】また、プロセス・プラントに使用される上
位機器(DCS等)は、重要な制御ループのトレンド・
データを記憶することは出来るが、プロセスプラントに
は無数のフィールド機器が使用されており、フィールド
機器の情報を全て上位側の機器により記憶することは難
しい。これは、データが多くなればそれを記憶するため
のメモリなどのリソースが必要となり、リソースに限界
があるからである。また、データ収集するには、フィー
ルド機器のそれぞれに対して、ある一定区間の時間でス
キャンニングを行わなければならず、多くのデータを素
早くスキャンニングするため、上位機器には高速な演算
処理能力が要求されることになる。In addition, high-order equipment (such as DCS) used in a process plant is used to control the trend of important control loops.
Although data can be stored, countless field devices are used in the process plant, and it is difficult to store all the information of the field devices by the upper device. This is because if the amount of data increases, resources such as a memory for storing the data are required, and the resources are limited. In order to collect data, each of the field devices must be scanned for a certain period of time. Will be required.
【0018】したがって、プロセス・プラントにおい
て、上記のようなトレンド・データは、重要な制御ルー
プのみの監視を行っているに過ぎないのが現状である。
しかしながら、一旦トラブルが起きた場合、トラブルの
原因を特定するのが難しいのが現状であり、正確なトラ
ブルの解析を行うためには、より多くのデータが必要で
ある。Therefore, at present, in the process plant, the trend data as described above only monitors an important control loop.
However, once a trouble occurs, it is currently difficult to identify the cause of the trouble, and more data is needed to accurately analyze the trouble.
【0019】また、上記のような従来概念に基づく診断
であると、以下の事項が不足することになる。複数の
フィールド機器の相互間、もしくは、複数のファンクシ
ョン・ブロックの相互間の状態を比較診断することによ
って検知可能な異常状態を、診断結果(アラーム)とし
て生成することが出来ない。プロセス量がしきい値を
超えたなどという単純な判断ではなく、より複雑な条
件、またはアプリケーション固有の条件によって診断
(アラーム)を生成することが出来ない。Further, if the diagnosis is based on the conventional concept as described above, the following items will be insufficient. An abnormal state that can be detected by comparing and diagnosing states between a plurality of field devices or between a plurality of function blocks cannot be generated as a diagnosis result (alarm). A diagnosis (alarm) cannot be generated based on more complicated conditions or application-specific conditions, rather than a simple determination that the process amount has exceeded a threshold value.
【0020】本発明は、上記したような従来の技術が有
する問題点を解決するためになされたものであり、機器
自身の診断に限らず、他のフィールド機器、或いはプロ
セスの診断を行う診断機能を備えたフィールド機器を提
供することを目的とする。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and is not limited to the diagnosis of the device itself, and a diagnostic function for diagnosing other field devices or processes. An object of the present invention is to provide a field device provided with:
【0021】また、本発明は、各々のフィールド機器の
情報を全て簡便に記憶できる制御システムを得るための
フィールド機器を提供することを目的とする。It is another object of the present invention to provide a field device for obtaining a control system capable of easily storing all information of each field device.
【0022】更に、本発明は、従来困難であったより高
度で複雑な診断結果の生成を可能とし、ユーザ・アプリ
ケーションに応じた診断結果の生成を可能とし、更に、
ユーザ自らが診断の条件を設定出来るような環境を提供
することを目的とする。Further, the present invention enables the generation of a more sophisticated and complicated diagnosis result, which has been difficult in the past, and the generation of a diagnosis result according to a user application.
It is an object of the present invention to provide an environment in which a user can set diagnosis conditions by himself.
【0023】[0023]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、次の構成を採用する。 (1)通信媒体を介して接続されるフィールド機器であ
って、データまたは信号を送受信する送受信手段と、他
のフィールド機器からの情報を受信しこの受信した情報
に基づいてフィールド機器自身、他のフィールド機器ま
たはプロセス・ループの運転状態を診断する診断手段と
を備えることを特徴とするフィールド機器。 (2)通信媒体を介して接続されるフィールド機器であ
って、データまたは信号を送受信する送受信手段と、受
信可能な信号、送信可能な信号、及び/又は、内部の時
間連続性のある信号を一定の時間の間、記憶する記憶手
段とを具備することを特徴とするフィールド機器。 (3)通信媒体を介して接続されるフィールド機器であ
って、データまたは信号を送受信する送受信手段と、他
のフィールド機器からの情報を受信しこの受信した情報
に基づいてフィールド機器自身、他のフィールド機器ま
たはプロセス・ループの運転状態を診断する診断手段
と、受信可能な信号、送信可能な信号、及び/又は、内
部の時間連続性のある信号を一定の時間の間、記憶する
記憶手段とを備えることを特徴とするフィールド機器。 (4)前記診断手段は、フィールド機器自身の内部デー
タまたは他のフィールド機器のプロセス値に関するデー
タに基づいて、制御しているプロセス量の理論値を演算
し、前記理論値を実際のプロセス量と比較することによ
り前記プロセス・ループの診断を行うことを特徴とする
(1)または(3)記載のフィールド機器。 (5)前記プロセス・ループに使用している前記フィー
ルド機器の正常時または異常時の運転状態のデータを記
憶する記憶手段を備え、フィールド機器自身の内部デー
タまたは他のフィールド機器のプロセス値に関するデー
タと、前記記憶手段内のデータとに基づいて、プロセス
量の理論値を演算し、この理論値を実際のプロセス量と
比較することにより前記プロセス・ループの診断を行う
ことを特徴とする(1)または(3)記載のフィールド
機器。 (6)前記診断手段は、流量を制御する調節弁の弁開度
に対応する弁開度信号に基づいてプロセス量の理論値を
演算し、この理論値を実際のプロセス量と比較すること
により前記プロセス・ループの診断を行うことを特徴と
する(4)記載のフィールド機器。 (7)前記診断手段は、流量を制御する調節弁の弁開度
に対応する弁開度信号に基づいてプロセス量の理論値を
演算し、この理論値を実際のプロセス量と比較すること
により前記プロセス・ループの診断を行うことを特徴と
する(5)記載のフィールド機器。 (8)前記診断手段は、流量を制御する調節弁の弁開度
に対応する弁開度信号に基づいて、前記調節弁内の流量
の理論値を演算し、この理論値を実際の流量と比較する
ことにより前記プロセス・ループの診断を行うことを特
徴とする(6)記載のフィールド機器。 (9)前記診断手段は、流量を制御する調節弁の弁開度
に対応する弁開度信号に基づいて、前記調節弁内の流量
の理論値を演算し、この理論値を実際の流量と比較する
ことにより前記プロセス・ループの診断を行うことを特
徴とする(7)記載のフィールド機器。 (10)前記記憶手段は、FIFO(First In
First Out)形式でデータを記憶することを
特徴とする(2)または(3)記載のフィールド機器。 (11)前記記憶手段は、データまたは信号を記憶する
際、記憶するデータまたは信号を予め設定可能な機能を
備えることを特徴とする(2)または(3)記載のフィ
ールド機器。 (12)前記記憶手段は、FIFO形式でデータまたは
信号を記憶する際、記憶するデータまたは信号を予め設
定可能な機能を備えることを特徴とする(10)に記載
のフィールド機器。 (13)機器外部から記憶停止命令または記憶開始命令
を受信した場合、各々のデータまたは信号の記憶を中断
又は開始する機能を備えることを特徴とする(2),
(10)〜(12)のいずれかに記載のフィールド機
器。 (14)前記診断手段は、アプリケーションに応じてユ
ーザがプログラムすることが可能、機器外部からダウン
ロードを行うことが可能、かつ、ダウンロード後もパラ
メータの変更により一部変更可能であることを特徴とす
る(3)に記載のフィールド機器。 (15)(1)〜(14)の何れかに記載のフィールド
機器は、バルブポジショナであることを特徴とするフィ
ールド機器。The present invention employs the following structure to achieve the above object. (1) A field device connected via a communication medium, the transmitting / receiving means for transmitting / receiving data or a signal, receiving information from another field device, and based on the received information, the field device itself and other field devices. Diagnostic means for diagnosing the operating state of the field device or the process loop. (2) A field device connected via a communication medium, wherein a transmitting / receiving means for transmitting / receiving data or a signal and a signal which can be received, a signal which can be transmitted, and / or a signal having an internal time continuity are transmitted. Storage means for storing for a fixed period of time. (3) A field device connected via a communication medium, a transmitting / receiving means for transmitting / receiving data or a signal, receiving information from another field device, and based on the received information, the field device itself and another field device. Diagnostic means for diagnosing the operating state of the field device or the process loop; and storage means for storing a receivable signal, a transmittable signal, and / or a signal having internal time continuity for a predetermined time. A field device comprising: (4) The diagnostic means calculates a theoretical value of a controlled process amount based on internal data of the field device itself or data on a process value of another field device, and calculates the theoretical value as an actual process amount. The field device according to (1) or (3), wherein the diagnosis of the process loop is performed by comparing. (5) storage means for storing data on the normal or abnormal operation state of the field device used in the process loop, and internal data of the field device itself or data on process values of other field devices. And calculating the theoretical value of the process amount based on the data in the storage means, and comparing the theoretical value with the actual process amount to diagnose the process loop. ) Or (3). (6) The diagnostic means calculates a theoretical value of the process amount based on a valve opening signal corresponding to the valve opening of the control valve for controlling the flow rate, and compares the theoretical value with the actual process amount. The field device according to (4), wherein the process loop is diagnosed. (7) The diagnostic means calculates a theoretical value of the process amount based on a valve opening signal corresponding to the valve opening of the control valve for controlling the flow rate, and compares the theoretical value with the actual process amount. The field device according to (5), wherein the process loop is diagnosed. (8) The diagnostic means calculates a theoretical value of the flow rate in the control valve based on a valve opening signal corresponding to the valve opening degree of the control valve for controlling the flow rate, and calculates the theoretical value as an actual flow rate. The field device according to (6), wherein the diagnosis of the process loop is performed by comparing. (9) The diagnostic means calculates a theoretical value of the flow rate in the control valve based on a valve opening signal corresponding to the valve opening of the control valve for controlling the flow rate, and calculates the theoretical value as an actual flow rate. The field device according to (7), wherein the diagnosis of the process loop is performed by comparing. (10) The storage means is a FIFO (First In)
The field device according to (2) or (3), wherein the data is stored in a first out format. (11) The field device according to (2) or (3), wherein when storing the data or the signal, the storage unit has a function capable of presetting the data or the signal to be stored. (12) The field device according to (10), wherein, when storing the data or the signal in the FIFO format, the storage unit has a function capable of presetting the data or the signal to be stored. (13) When a storage stop command or a storage start command is received from outside the device, a function of interrupting or starting storage of each data or signal is provided.
(10) The field device according to any one of (12) to (12). (14) The diagnostic means can be programmed by a user according to an application, can be downloaded from outside the device, and can be partially changed by changing parameters after downloading. The field device according to (3). (15) The field device according to any one of (1) to (14), wherein the field device is a valve positioner.
【0024】本発明のフィールド機器によれば、フィー
ルド機器自身の診断に限らず、他のフィールド機器、あ
るいはプロセスの診断を行うことができ、制御不能にな
るような最悪の事態を招く前に異常を検知し、アラート
或いはワーニングを出すことにより、より安全にプロセ
スプラントを運転できるとともに、メンテナンスを必要
最小限にとどめることが可能なので、メンテナンス・コ
ストの削減を図ることができる。According to the field device of the present invention, not only the diagnosis of the field device itself but also other field devices or processes can be diagnosed. Is detected and an alert or warning is issued, so that the process plant can be operated more safely and maintenance can be minimized, so that maintenance costs can be reduced.
【0025】本発明のフィールド機器では、フィールド
機器の情報を全て容易に記憶することができる。このよ
うに、プロセスレコーダ機能をフィールド機器が備える
ことにより、トラブルが生じた際に、原因の解析に役立
つとともに、上位側制御システムでの負荷を軽減するこ
とができる。In the field device of the present invention, all the information of the field device can be easily stored. As described above, by providing the process recorder function in the field device, when a trouble occurs, it is useful for analyzing the cause, and the load on the higher-level control system can be reduced.
【0026】本発明のフィールド機器では、より高度で
複雑な診断結果、及び、ユーザアプリケーションに応じ
た診断結果を生成することができ、更に、ユーザ自らが
診断の条件を設定できるような環境を得ることができ
る。With the field device of the present invention, a more sophisticated and complicated diagnosis result and a diagnosis result according to a user application can be generated, and further, an environment in which the user can set the diagnosis conditions by himself is obtained. be able to.
【0027】ここで、診断条件は、アプリケーションに
応じてユーザがプログラムすることが可能で、機器外部
からダウンロードを行うことが可能で、ダウンロード後
もパラメータの変更により一部変更可能であるように設
定することができる。また、診断ファンクション・ブロ
ックの入出力条件、診断条件、パラメータ定義を記述
し、診断ファンクション・ブロックを具備する装置にダ
ウンロードを行う機能を有する診断機能、または、診断
ファンクション・ブロックを更に備えることができる。Here, the diagnostic conditions can be programmed by the user according to the application, can be downloaded from outside the device, and can be partially changed after the download by changing the parameters. can do. The diagnostic function block may further include a diagnostic function having a function of describing input / output conditions, diagnostic conditions, and parameter definitions of the diagnostic function block and performing download to an apparatus having the diagnostic function block. .
【0028】[0028]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例に基づ
いて、本発明についての図を参照して説明する。図1
は、本発明の第1の実施形態例に関連して、プロセス・
ループを示すブロック線図である。このようなプロセス
・ループは、工業用制御システムにおいて、デジタル通
信等の手段を介してそれぞれのフィールド機器にに接続
される。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention. FIG.
Is a process / process related to the first embodiment of the present invention.
It is a block diagram which shows a loop. Such a process loop is connected to each field device via means such as digital communication in an industrial control system.
【0029】具体的な診断機能として、プロセス制御に
おける最も一般的な制御は、プロセスプラントの配管に
流れる流体の流量を制御することである。流量を調節す
るには、一般的に調節弁と呼ばれるバルブを配管ライン
に入れ、その弁開度を変化させることにより、バルブに
流れる流量を調節する。プロセスプラントの配管に流れ
る流体の性質は様々で、密度の高い流体等では、配管内
に析出して配管を詰まらせることもある。As a specific diagnostic function, the most common control in the process control is to control the flow rate of the fluid flowing through the piping of the process plant. In order to adjust the flow rate, a valve generally called a control valve is inserted in a piping line, and the flow rate of the valve is adjusted by changing the valve opening. The fluid flowing through the pipes of the process plant has various properties, and a fluid having a high density may precipitate in the pipes and clog the pipes.
【0030】図1に示すように、一般的に配管内の流体
の流量の制御は、調節計と呼ばれる制御器10を使用
し、配管内の流体の流量を測定するセンサとしての流量
計12と、調節弁14aの弁開度を調節するバルブポジ
ショナ14とでフィードバック・ループを形成して行
う。この際、流量計12の故障やバルブポジショナ14
の故障により、最悪の場合には制御不能に陥ることがあ
る。As shown in FIG. 1, a flow rate of a fluid in a pipe is generally controlled by using a controller 10 called a controller, and a flow meter 12 as a sensor for measuring the flow rate of the fluid in the pipe. , A feedback loop is formed with the valve positioner 14 for adjusting the valve opening of the control valve 14a. At this time, a failure of the flow meter 12 or the valve positioner 14
May cause loss of control in the worst case.
【0031】従来、プロセス・プラントの運転に当たっ
て、上述したような不具合を未然に防ぐために、プラン
トで使用する機器や設備の定期点検を行っていた。定期
点検を行う際、その点検周期には大幅なマージンを見込
まなければならない。このため、機器や、設備の耐久性
に対して、十分に短い周期で定期点検のスケジュールが
組まれている。この結果、プロセス・プラントのメンテ
ナンス・コストは高くなっていた。Conventionally, during operation of a process plant, periodic inspections of equipment and facilities used in the plant have been performed in order to prevent the above-mentioned problems. When conducting periodic inspections, a significant margin must be allowed for the inspection cycle. For this reason, periodic inspection schedules are set at sufficiently short intervals for the durability of equipment and facilities. As a result, the maintenance cost of the process plant has been high.
【0032】近年、プロセス・プラントに使用されるフ
ィールド機器に、フィールド・バスに代表される通信プ
ロトコルを使用し、フィールド機器同士をネットワーク
で結んで、双方通信を行うことが可能にされた。この結
果、フィールド機器によって取得できる情報量が格段に
増大し、これにより、フィールド機器自身の診断をはじ
めとして、他のフィールド機器の診断、或いは、プロセ
ス制御ループ自体の診断が可能になった。In recent years, it has become possible to use a communication protocol typified by a field bus for a field device used in a process plant, connect the field devices via a network, and perform bidirectional communication. As a result, the amount of information that can be acquired by the field device has been significantly increased, thereby enabling diagnosis of the field device itself, diagnosis of other field devices, or diagnosis of the process control loop itself.
【0033】診断機能の基本的な原理は、プロセスルー
プのプロセス量(流量、圧力、温度、レベルなど)をセ
ンシングしている機器から情報を収集し、予め演算した
理論的なプロセス量と比較することにより、プロセスル
ープの異常を検知することである。The basic principle of the diagnostic function is that information is collected from a device sensing the process amount (flow rate, pressure, temperature, level, etc.) of the process loop and is compared with a theoretical process amount calculated in advance. This is to detect an abnormality in the process loop.
【0034】具体的には、フィールド機器が、配管周り
の圧力、流量、弁開度等データを取得し、配管に流れる
流体の流量を理論的に演算し、理論値と実際の測定値を
比較することにより、プロセスの診断を行う。或いは、
フィールド機器が、正常または異常な状態での、運転条
件(圧力値、流量値、調節弁の弁開度値など)のデータ
を予め記憶しておき、正常状態の運転条件から、現在の
プロセス量(例えば流量)を演算し、実際のプロセス量
と比較することにより、プロセスの診断を行う。Specifically, the field device acquires data such as pressure, flow rate, valve opening, etc. around the pipe, calculates the flow rate of the fluid flowing through the pipe theoretically, and compares the theoretical value with the actual measured value. To diagnose the process. Or,
The field device stores in advance data on operating conditions (pressure value, flow rate value, valve opening value of the control valve, etc.) in a normal or abnormal state, and calculates the current process amount from the normal operating condition. (Eg, flow rate) is calculated and compared with the actual process amount to diagnose the process.
【0035】フィールド機器がプロセス制御の診断を行
い、制御不能になるような最悪の事態を招く前に異常を
検知し、アラート或いはワーニングを発信することによ
り、より安全にプロセス・プラントを運転できると同時
に、メンテナンスを必要最小限にとどめることが可能で
あるため、メンテナンス・コストを削減できるメリット
がある。If the field device diagnoses the process control, detects an abnormality before causing the worst case that the control becomes uncontrollable, and issues an alert or a warning, the process plant can be operated more safely. At the same time, maintenance can be kept to a minimum, which has the advantage of reducing maintenance costs.
【0036】プロセス・プラントで使用される差圧伝送
器、温度伝送器、流量計、バルブポジショナ等を含み、
通信機能とデータ処理機能とを具備するフィールド機器
は、フィールド情報を受信し、機器本体の診断、及び本
体以外の機器の診断、または、プロセスの診断を行う機
能を備えている。Including differential pressure transmitters, temperature transmitters, flow meters, valve positioners, etc. used in process plants,
A field device having a communication function and a data processing function has a function of receiving field information and diagnosing a device main body, a device other than the main body, or a process diagnosis.
【0037】本第1の実施形態例では、具体的な診断方
法について示し、プロセス量として流体の流量を取り扱
う。通常の流量制御において、プロセス量である流量を
決定している要素を以下に示す(図2参照)。 ・調節弁14aの上流側の圧力Phと下流側の圧力Pbと
の差圧をΔP ・調節弁14aの開口面積をSv ・流体の密度をρ ・膨張補正係数をε ・流量係数をα とする。調節弁14aをオリフィスと考えると、ベルヌ
ーイの式と流れの連続の式から、配管内を流れる体積流
量Qvは次式(1)で表すことができる。 Qv=εαSv{2/ρ(Ph−Pb)}1/2 ……(1)In the first embodiment, a specific diagnosis method will be described, and the flow rate of the fluid is handled as the process amount. The elements that determine the flow rate, which is the process quantity, in normal flow rate control are shown below (see FIG. 2). - The pressure P h and density [rho-expansion compensating coefficient epsilon-flow coefficient of the opening area S v-fluid [Delta] P-regulating valve 14a the differential pressure between the pressure P b of the downstream side of the upstream side of the regulating valve 14a α. When the control valve 14a considered orifice, the continuity equation of the formula and the flow of Bernoulli, volume flow Q v flowing through the pipe can be expressed by the following equation (1). Q v = εαS v {2 / ρ (P h −P b )} 1/2 …… (1)
【0038】ここで、ε、α、ρは流体の性質で決まる
パラメータであり、一定と考えられる。プロセスプラン
トの配管16に設けられた調節弁14aのステム18が
上下動することにより、調節弁14aの開口面積Svが
変化する。また、Ph、Pbも、流量により変化するパラ
メータであると考えられる。Here, ε, α, and ρ are parameters determined by the properties of the fluid, and are considered to be constant. By stem 18 of the regulating valve 14a provided in the pipe 16 of the process plant is vertically moved, the opening area S v of the regulating valve 14a is changed. Also, it is considered that P h and P b are parameters that change depending on the flow rate.
【0039】ここで、Sv、Ph、Pbが測定できれば、
調節弁14aを流れる流量を計算することができる。計
算で求めた流量と、センシングしている流量とを比較す
ることにより、流量計12の診断を行うことが出来る。Here, if S v , P h , and P b can be measured,
The flow rate flowing through the control valve 14a can be calculated. The flow meter 12 can be diagnosed by comparing the calculated flow rate with the sensing flow rate.
【0040】図3は、本第1の実施形態例における診断
方法を示すフローチャートである。まず、ステップS1
1では、フィールド機器に接続された上位側制御システ
ムで、流体の性質を表す密度、流量係数等を基礎データ
として入力する。これにより、フィールド機器に、流体
のパラメータ、ρ、ε、αのデータを記憶する。FIG. 3 is a flowchart showing a diagnosis method according to the first embodiment. First, step S1
In 1, a higher-level control system connected to a field device inputs a density representing a property of a fluid, a flow coefficient, and the like as basic data. As a result, the data of the fluid parameters, ρ, ε, and α, are stored in the field device.
【0041】次いで、ステップS12では、診断に使う
弁開度、プロセス量(流量)Qa等のデータを収集す
る。ステップS13では、調節弁14aの弁開度からプ
ロセス量(流量の理論値)Qpを演算する。つまり、フ
ィールド機器は、調節弁14aの弁開度信号、上流圧P
h、下流圧Pbをセンシングし、センシングしたデータか
ら、調節弁14a内を流れる流量Qpの理論値計算を行
う。また、フィールド機器は、流量計の出力データQa
を受信する。[0041] Next, in step S12, the valve opening degree used for diagnosis, to collect data process variable (flow rate) Q a like. In step S13, the process value from the valve opening degree of the regulating valve 14a (flow theoretical value) is calculated Q p. In other words, the field device receives the valve opening signal of the control valve 14a and the upstream pressure P
h, sense the downstream pressure P b, from the sensing data, perform theoretical calculation of the flow rate Q p flowing in regulating valve 14a. In addition, the field device outputs the output data Q a of the flow meter.
To receive.
【0042】更に、ステップS14では、プロセス量
(流量)の理論値とセンシング値との比較を行い、制御
した変数の実際の値と設定点に相当する期待値との間の
差である偏差|Qa−Qp|(制御量から目標値を引いた
値)を求める。Further, in step S14, the theoretical value of the process amount (flow rate) is compared with the sensing value, and the deviation | that is the difference between the actual value of the controlled variable and the expected value corresponding to the set point is obtained. Q a -Q p | Request (minus target value from the control amount).
【0043】そして、ステップS15では、QpとQaと
を比較して、予め設定された設定閾値よりも偏差が大き
い場合、更にステップS16で、QpとQaとの値に開き
が、予め設定されている設定時間以上連続して継続する
ようであれば、ステップS17で、エラーまたはワーニ
ング信号を送信する。[0043] Then, in step S15, by comparing the Q p and Q a, when the deviation than a preset threshold value is large, further in step S16, opens the values of Q p and Q a, If it is determined that the operation will continue continuously for a preset time or more, an error or warning signal is transmitted in step S17.
【0044】つまり、診断結果の内容として、もし、流
量計自体に自己診断機能が装備され、流量計に異常が無
い場合は、プロセスループに装備されている流量計12
以外のフィールド機器、配管16、又は調節弁14aに
おける不具合と判断する。流量計12の状態が分からな
い場合は、流量計をも含んだ系(プロセスループ)が不
具合であると判断する。That is, as a content of the diagnosis result, if the flow meter itself is equipped with a self-diagnosis function and there is no abnormality in the flow meter, the flow meter 12 provided in the process loop is used.
It is determined that there is a problem in the field device other than the above, the pipe 16, or the control valve 14a. If the state of the flow meter 12 is not known, it is determined that a system (process loop) including the flow meter is defective.
【0045】このような診断方法の場合、フィールド機
器は、上流圧Ph、下流圧Pbのセンシングを行うための
センサを装備しなければならない。これは、計装を複雑
にするばかりでなく、フィールド機器のコストを上げる
原因となるので好ましくない。もし、調節弁14aの上
流側と下流側との圧力伝送器が装備されている場合は、
それらの伝送器の出力値を受信することで、同様の診断
が出来る。[0045] In such a diagnostic method, field devices, the upstream pressure P h, must be equipped with sensors for sensing a downstream pressure P b. This is not preferable because it not only complicates the instrumentation but also increases the cost of the field device. If the upstream and downstream pressure transmitters of the control valve 14a are provided,
A similar diagnosis can be made by receiving the output values of those transmitters.
【0046】また、プロセスの種類によっては、上流圧
もしくは下流圧が固定される場合がある。例えば、ドレ
イン・プロセスなど、下流圧力が大気圧に固定される場
合、或いは、レベルが一定に制御されているタンクが上
流圧となる場合、上流圧は一定と考えられる。あるい
は、レベルが一定に制御されているタンクのドレイン・
プロセスでは、上流圧、下流圧とも一定と考えられる。
このような場合、上流圧、下流圧の情報をフィールド機
器に記憶させることにより、同様の診断が出来る。Further, depending on the type of the process, the upstream pressure or the downstream pressure may be fixed. For example, when the downstream pressure is fixed to the atmospheric pressure, such as in a drain process, or when the tank whose level is controlled to be constant becomes the upstream pressure, the upstream pressure is considered to be constant. Alternatively, the drain of a tank whose level is controlled
In the process, both upstream pressure and downstream pressure are considered to be constant.
In such a case, a similar diagnosis can be made by storing information on the upstream pressure and the downstream pressure in the field device.
【0047】都合良く、流量を理論的に演算するための
データが収集できない場合、フィールド機器は、プロセ
ス・ループ(この場合は流量制御ループ)が正常である
ときの運転条件を予め記憶しておく。記憶するデータに
ついては、作業者が入力しても、運転開始直後でプロセ
スループが正常であるときにフィールド機器自身が、運
転条件のデータの収集を行っても良い。Conveniently, when data for theoretically calculating the flow rate cannot be collected, the field device stores in advance the operating conditions when the process loop (in this case, the flow control loop) is normal. . Regarding the data to be stored, the field device itself may collect the data of the operating conditions when the process loop is normal immediately after the operation is started, even if the operator inputs.
【0048】プロセスの制御を行っている場合、必ずフ
ィードバック量としてプロセス量のデータは測定してい
るので、プロセス量のデータは取得できる。例えば、流
量制御を行っている場合、図1に示したような制御ルー
プが組まれる。ここで、バルブポジショナ14にプロセ
スの診断機能を持たせるとき、バルブポジショナ自身
は、調節弁14aの弁開度の信号をセンシングしている
ので、流量計12の出力データを受信することにより、
調節弁14aの弁開度信号と流量値のデータとを取得す
ることが出来る。When controlling the process, the data of the process amount is always measured as the feedback amount, so that the data of the process amount can be obtained. For example, when the flow rate is controlled, a control loop as shown in FIG. 1 is formed. Here, when giving the process diagnostic function to the valve positioner 14, the valve positioner itself senses the signal of the valve opening degree of the control valve 14a, so by receiving the output data of the flow meter 12,
It is possible to acquire the valve opening signal of the control valve 14a and the data of the flow value.
【0049】プロセスが正常な場合の調節弁弁開度と流
量の関係とのデータをバルブポジショナが記憶する。例
えば、弁開度信号が10%〜90%時の流量データを1
0%間隔で記憶した場合、運転中の弁開度信号から、プ
ロセスが正常な場合の流量値の値を線形近似で計算でき
る。計算した値と、実際に流量計がセンシングしている
流量の値とを比較することにより、プロセスの診断が出
来る。この方法は、流量だけでなく、圧力、温度、レベ
ルなどあらゆるプロセス量に応用できる。The valve positioner stores data on the relationship between the control valve opening and the flow rate when the process is normal. For example, the flow rate data when the valve opening signal is 10% to 90% is 1
When stored at 0% intervals, the value of the flow value when the process is normal can be calculated by linear approximation from the valve opening signal during operation. The process can be diagnosed by comparing the calculated value with the value of the flow rate actually sensed by the flow meter. This method can be applied not only to the flow rate but also to any process amount such as pressure, temperature, and level.
【0050】ここで、具体的な演算例を示す。この演算
例は、バルブポジショナが記憶しているプロセス・ルー
プが正常な時のデータである。弁開度信号10% ……
流量Q10弁開度信号90% ……流量Q90 Here, a specific calculation example will be described. This calculation example is data when the process loop stored in the valve positioner is normal. Valve opening signal 10% ......
Flow rate Q 10 Valve opening signal 90% …… Flow rate Q 90
【0051】現在の弁開度をX%、流量理論値をQp、
実際の流量をQaとするとき、Qp=(Q10−Q90)/
(10%−90%)×(X−10%)+Q10偏差=Qa
−Qpであり、偏差が予め設定されている境界値内にあ
れば正常であり、この境界値を越えた状態が、予め設定
されている一定時間継続したならば、異常と判断してエ
ラー又はワーニングを発信する。The current valve opening is X%, the theoretical flow rate is Q p ,
When the actual flow rate Q a, Q p = (Q 10 -Q 90) /
(10% −90%) × (X−10%) + Q 10 deviation = Q a
Is -Q p, deviation is normal if it is within the boundary value set in advance, the state beyond the boundary value, if continued a predetermined time set in advance, it is determined that the abnormal error Or issue a warning.
【0052】ここで、具体的な演算例を示す。この演算
例は、バルブポジショナが記憶しているプロセス・ルー
プが異常な時のデータである。弁開度信号10% ……
流量Q10弁開度信号90% ……流量Q90 Here, a specific calculation example is shown. This calculation example is data when the process loop stored in the valve positioner is abnormal. Valve opening signal 10% ......
Flow rate Q 10 Valve opening signal 90% …… Flow rate Q 90
【0053】現在の弁開度をX%、流量理論値をQp、
実際の流量をQaとするとき、Qp=(Q10−Q90)/
(10%−90%)×(X−10%)+Q10偏差=Qa
−Qpであり、偏差が予め設定されている境界値内にあ
る状態が、予め設定されている一定時間継続したなら
ば、異常と判断してエラー又はワーニングを発信する。The current valve opening is X%, the theoretical flow rate is Q p ,
When the actual flow rate Q a, Q p = (Q 10 -Q 90) /
(10% −90%) × (X−10%) + Q 10 deviation = Q a
-Q is p, deviation state in the inside the boundary value set in advance, if continued constant is preset time, transmits an error or warning is judged to be abnormal.
【0054】以上のように、本実施形態例では、構成条
件としてデータの送受信が可能な通信プロトコルと、
データの演算処理機能と、診断に使うデータの設定
機能と、診断のアルゴリズムと、アラートの発生機
能とを備える場合に、診断方法における動作では、(1)
診断に必要な初期データの入力又はデータの収集を行
い、(2)診断に必要なデータの収集を行い、(3)(2)で収
集したデータに基づいてプロセス診断を行い、(4)(3)の
診断結果に従ってアラートを発生する。As described above, in the present embodiment, a communication protocol capable of transmitting and receiving data is set as a configuration condition,
When a data processing function, a data setting function for diagnosis, a diagnosis algorithm, and an alert generation function are provided, the operation in the diagnosis method includes (1)
Perform initial data input or data collection required for diagnosis, (2) collect data required for diagnosis, (3) perform process diagnosis based on the data collected in (2), (4) ( An alert is generated according to the diagnosis result of 3).
【0055】次に、本実施形態例における上記診断方法
とはやや異なる診断方法を説明する。図4は、異なる診
断方法例を示すフローチャートである。このフローチャ
ートにおいて、処理上の違いがあるのはステップS21
とステップS26のみであり、他のステップでは、図3
における処理と同様の処理を行う。つまり、ステップS
21では、プロセス量と弁開度との関係データである基
礎データの入力又は収集を行う。また、ステップS26
では、連続して一定時間以上継続しているか否かを判定
する。Next, a description will be given of a diagnostic method slightly different from the above-described diagnostic method in the present embodiment. FIG. 4 is a flowchart illustrating another example of a diagnosis method. In this flowchart, there is a difference in the processing in step S21.
And step S26 only. In the other steps, FIG.
The same processing as the processing in is performed. That is, step S
At 21, basic data, which is data relating to the process amount and the valve opening, is input or collected. Step S26
Then, it is determined whether or not continuous operation has continued for a predetermined time or more.
【0056】この診断方法では、構成条件として(a)デ
ータの送受信が可能な通信プロトコルと、(b)データの
演算処理機能と、(c)診断に使うデータの設定機能と、
(d)診断に使う基礎データの自己収集機能と、(e)診断の
アルゴリズムと、(f)アラート発生機能とを備える場合
に、診断方法における動作では、(I)診断に必要な初期
データの入力又はデータの収集を行い、(II)診断の基礎
データの入力又は自己収集を行い、(III)診断に必要な
データの収集を行い、(IV)(III)で収集したデータに基
づいてプロセス診断を行い、(V) (IV)の診断結果に従っ
てアラートを発生する。In this diagnostic method, (a) a communication protocol capable of transmitting and receiving data, (b) a data arithmetic processing function, (c) a data setting function used for diagnosis, and
When (d) self-collection function of basic data used for diagnosis, (e) diagnosis algorithm, and (f) alert generation function are provided, (I) initial data necessary for diagnosis is included in the operation of the diagnosis method. Input or collect data, (II) input or self-collect diagnostic basic data, (III) collect data required for diagnosis, and process based on the data collected in (IV) and (III). Diagnosis is performed, and an alert is generated in accordance with the results of the diagnosis of (V) and (IV).
【0057】以上のような本実施形態例では、一つのプ
ロセスループの診断機能を紹介したが、より多くのプロ
セスループを対象とした診断が可能になる。本実施形態
例では、配管16を流れる流量をプロセス値として扱っ
たが、プロセス値は、このような流量に限らず、圧力、
温度、レベル等さまざまである。これらのプロセス量は
それぞれ、プロセスプラントの設備に設計値や、プロセ
スの物理的な意味により、理論演算が出来る。理論演算
に必要なデータが得られれば、診断は可能である。In the present embodiment described above, the diagnosis function for one process loop is introduced, but diagnosis for more process loops can be performed. In the present embodiment, the flow rate flowing through the pipe 16 is treated as a process value, but the process value is not limited to such a flow rate,
Temperature, level, etc. vary. Each of these process quantities can be theoretically calculated according to the design values of the process plant equipment and the physical meaning of the process. Diagnosis is possible if the data necessary for the theoretical operation is obtained.
【0058】また、都合良くデータが取得できない際に
も、プロセス制御ループを組んでいる場合に制御したい
プロセス量(PV値)をセンシングするのは、フィード
バックループを組む上では必須なので、必ずこのデータ
は取得できる。また、プロセス量を調整する操作量(M
V値)は、制御機器が出力する値なので、このデータも
必ず取得できる。従って、フィールド機器は、少なくと
もプロセス・ループの中の2つのデータを取得すること
が出来る。Further, even when data cannot be obtained conveniently, sensing a process amount (PV value) to be controlled when a process control loop is formed is indispensable for forming a feedback loop. Can be obtained. In addition, the operation amount (M
(V value) is a value output by the control device, so that this data can also be obtained without fail. Therefore, the field device can acquire at least two data in the process loop.
【0059】プロセス・ループが正常または異常である
ときの、前述した2つのデータの関係をフィールド機器
が記憶することにより、運転中のデータと比較すること
により、あらゆるプロセス・ループの診断も可能であ
る。更には、プロセス・プラントは、最終的なプロセス
製品を生産するために、無数のプロセス・ループを組み
合わせて設計する。なお、ここでは、単一のプロセス・
ループの診断に関して示したが、同様の方法で、複数の
プロセス・ループを組み合わせたプロセス診断も可能で
ある。The field device stores the relationship between the above two data when the process loop is normal or abnormal, and compares it with the data during operation, so that any process loop can be diagnosed. is there. In addition, process plants are designed with a myriad of process loops combined to produce the final process product. Note that here, a single process
Although shown with respect to loop diagnosis, a process diagnosis combining a plurality of process loops is also possible in a similar manner.
【0060】以上のように、本発明の第1実施形態例で
は、所定の通信媒体を介して上位側制御システムに接続
されるフィールド機器が、データの送受信が可能な通信
プロトコルと、プロセス・プラントで使用される数値演
算機能と、他のフィールド機器の情報を受信し、該受信
した情報に基づいて、フィールド機器自身、他のフィー
ルド機器、または、プロセス・ループの運転状態を診断
する診断手段とを備えている。このフィールド機器が、
プロセス制御の診断を行い、制御不能になるような最悪
の事態を招く前に異常を検知し、アラート或いはワーニ
ングを発信することにより、より安全にプロセス・プラ
ントを運転することができる。これと同時に、メンテナ
ンスを必要最小限にとどめることが可能なので、メンテ
ナンス・コストを削減できるメリットがある。As described above, in the first embodiment of the present invention, the field device connected to the higher-level control system via the predetermined communication medium uses the communication protocol capable of transmitting and receiving data, the process protocol, and the process plant. Numerical calculation function used in, and information of other field devices, based on the received information, the field device itself, another field device, or diagnostic means for diagnosing the operation state of the process loop It has. This field device
By diagnosing the process control, detecting the abnormality before the worst case that the control becomes impossible, and sending out the alert or the warning, the process plant can be operated more safely. At the same time, maintenance can be kept to the minimum necessary, which has the advantage of reducing maintenance costs.
【0061】次に、本発明の第2の実施形態例について
説明する。図5は、本実施形態例に係るフィールド機器
の構成を示すブロック図である。このフィールド機器
は、CPU等の数値演算手段を具備しており、フィール
ド・バスに代表されるように、フィールド機器間での情
報の送受信をも行う。Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of the field device according to the present embodiment. This field device is provided with numerical calculation means such as a CPU, and also transmits and receives information between field devices as represented by a field bus.
【0062】図5に示すように、差圧伝送器、温度伝送
器、流量計及びバルブポジショナ等を含む、プロセス・
プラントで使用されるフィールド機器は、通信手段(通
信機能)20と、記憶手段22と、フィールド機器本来
の機能24とを備えている。As shown in FIG. 5, the process includes a differential pressure transmitter, a temperature transmitter, a flow meter, a valve positioner, and the like.
The field device used in the plant includes a communication unit (communication function) 20, a storage unit 22, and a function 24 inherent to the field device.
【0063】通信手段20は、機器外部からの信号を受
信する受信手段と、機器内部の信号を機器外部に送信す
る送信手段とを構成している。また、記憶手段22は、
通信手段20によって得られる情報や、機器本来の機能
24で生成される情報等、つまり、受信可能な信号、送
信可能な信号、及び/又は、内部の時間連続性のある信
号を、一定の時間の間、一定の周期で記憶する。プロセ
ス・プラントにおけるプロセス量や制御量等は、フィー
ルド機器が、出力信号又は入力信号として取り扱う。The communication means 20 comprises a receiving means for receiving a signal from outside the device and a transmitting means for transmitting a signal inside the device to the outside of the device. Also, the storage means 22
Information obtained by the communication means 20 or information generated by the function 24 inherent in the device, that is, a signal that can be received, a signal that can be transmitted, and / or a signal having internal time continuity is transmitted for a predetermined time. During this period, it is stored at a constant cycle. The field device handles a process amount, a control amount, and the like in the process plant as an output signal or an input signal.
【0064】このように、フィールド機器は、機器自身
が処理する信号や、フィールド機器が受信した信号など
を、ある一定期間記憶する機能を有する。このため、ト
ラブルが起きた際に、予め記憶されているデータを読み
出すことにより、トラブルの解析に役立てることが出来
る。As described above, the field device has a function of storing a signal processed by the device itself, a signal received by the field device, and the like for a certain period of time. Therefore, when a trouble occurs, the data stored in advance is read out, which can be used for the analysis of the trouble.
【0065】フィールド機器の記憶容量にも限界がある
ので、データはFIFO(First In Firs
t Out)で保存(セーブ)されるようにして、フィ
ールド機器がフェール・シグナルまたはデータ収集の停
止シグナルを受けた際、データのロギングを停止する機
能を持たせることにより、トラブルが発生するまでの或
る一定時間のトレンドデータを得ることが出来る。つま
り、イメージ的には、航空機に備えたフライトレコーダ
のように、飛行機が墜落するまでのコックピットの様子
を継続して記録するような機能をフィールド機器に応用
し、プロセス・レコーダ機能を持たせることである。Since the storage capacity of the field device is limited, the data is stored in FIFO (First In Firsts).
t Out), the field device has a function of stopping data logging when a field device receives a fail signal or a data collection stop signal. Trend data for a certain period of time can be obtained. In other words, image-wise, a function that continuously records the cockpit state until the plane crashes, like a flight recorder on an aircraft, is applied to field devices to provide a process recorder function. It is.
【0066】特に、近年のバルブポジショナにおいて
は、調節計の機能までもバルブポジショナが持つように
なっているので、伝送器の信号等が、通信によりバルブ
ポジショナに送信される。このように、バルブポジショ
ナには、フィールドの情報が集まる傾向に有る。更に、
通信で送られてくる情報と、自ら生成する情報を記憶す
ることにより、バルブポジショナは、制御ループの状態
を正確に把握することが出来、プロセスレコーダ機能を
最大限に発揮できる機器である。In particular, in recent valve positioners, since the valve positioner has even the function of the controller, signals from a transmitter and the like are transmitted to the valve positioner by communication. As described above, the valve positioner tends to gather field information. Furthermore,
By storing the information sent by communication and the information generated by itself, the valve positioner is a device that can accurately grasp the state of the control loop and can maximize the process recorder function.
【0067】図6は、本実施形態例におけるフィールド
機器の作動を示すフローチャートである。まず、ステッ
プS31において、フィールド機器は、通信手段20に
よる通信で得た連続性のある情報を、或る一定期間、記
憶手段22に記憶(ロギング)する。つまり、信号記憶
開始命令を受信してから、自ら生成する連続性のある情
報を或る一定期間記憶する。FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the field device in this embodiment. First, in step S31, the field device stores (logs) the continuity information obtained by the communication by the communication unit 20 in the storage unit 22 for a certain period. In other words, after receiving the signal storage start command, it stores continuity information generated by itself for a certain period of time.
【0068】そして、プロセスレコーダ機能を持たない
他の機器(フィールド機器)の情報を通信により読みに
行き、そのデータを或る一定期間、記憶手段22に記憶
する(ステップS32)。この記憶は、FIFO(Fi
rst In FirstOut)で行い、限られたリ
ソースを効率良く利用する。Then, information of another device (field device) having no process recorder function is read by communication, and the data is stored in the storage means 22 for a certain period of time (step S32). This memory is stored in FIFO (Fi
rst In First Out) to efficiently use limited resources.
【0069】更に、ステップS33において、フェール
・シグナル又はデータ・ロギング停止信号(信号記憶停
止命令)を受信した時点で、記憶手段22へのデータ記
憶作業を停止する。フィールド機器自身にトラブルが生
じた場合、設定されている特定の機器(フィールド機
器)に対して、データ・ロギング停止信号を送信する
(ステップS34)。Further, in step S33, when a fail signal or a data logging stop signal (signal storage stop command) is received, the operation of storing data in the storage means 22 is stopped. When a trouble occurs in the field device itself, a data logging stop signal is transmitted to the specified device (field device) (step S34).
【0070】次いで、ステップS33で、ロギング停止
信号を受信しなければ、ステップS35に進んで、通信
によりロギングデータの収集を続行し、更にステップS
36で、フィールド機器内部でロギングデータの生成を
行う。引き続き、ステップS37において、データのロ
ギングを行って、ステップS33に戻る。Next, if a logging stop signal is not received in step S33, the flow advances to step S35 to continue collecting logging data by communication.
At 36, logging data is generated inside the field device. Subsequently, in step S37, data logging is performed, and the process returns to step S33.
【0071】以上のように、本発明の第2実施形態例に
係るフィールド機器では、機器外部からの信号を受信す
る受信手段(通信手段20)と、機器内部の信号を機器
外部に送信する送信手段(通信手段20)と、受信可能
な信号、送信可能な信号、及び/又は、内部の時間連続
性のある信号を一定の時間の間、一定の周期で記憶する
記憶手段とを具備している。このため、上位側の機器に
よってフィールド機器の情報を全て容易に記憶でき、ま
た、フィールド機器に備えたプロセス・レコーダ機能に
より、トラブルが生じた際の原因の解析に役立つととも
に、上位側制御システムでの負荷を低減することができ
る。As described above, in the field device according to the second embodiment of the present invention, the receiving means (communication means 20) for receiving a signal from the outside of the device and the transmission for transmitting the signal inside the device to the outside of the device. Means (communication means 20) and storage means for storing a receivable signal, a transmittable signal, and / or a signal having internal time continuity for a certain period of time at a certain cycle. I have. For this reason, all the information of the field device can be easily stored by the upper device, and the process recorder function provided in the field device helps to analyze the cause of trouble when it occurs. Can be reduced.
【0072】次に、本発明の第3の実施形態例について
説明する。図7は、本実施形態例に係るフィールド・バ
スを使用したプロセス制御システムの構成を示す図であ
る。従来例として既に示した図10とでは、診断ファン
クション・ブロック7が追加された点で異なる。Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a process control system using a field bus according to the present embodiment. The difference from FIG. 10 shown as a conventional example is that a diagnostic function block 7 is added.
【0073】つまり、プロセス制御システムでは、フィ
ールドバス5を介してI/O2とセンサ3とアクチュエ
ータ4とが上位側バスに各1台ずつ接続され、更に、イ
ンタフェース装置(I/O)2が上位側バス6を介して
上位側制御システム1に接続されている。上位側制御シ
ステム1は、インタフェース装置2より上位のコンピュ
ータなどで構成される。That is, in the process control system, one I / O 2, one sensor 3 and one actuator 4 are connected to the upper bus via the field bus 5, and the interface device (I / O) 2 is connected to the upper bus. It is connected to the host-side control system 1 via the side bus 6. The upper control system 1 is configured by a computer or the like higher than the interface device 2.
【0074】ここで、本実施形態例に係る診断ファンク
ション・ブロック30の特徴を列挙する。 (i) フィールド・バス5上に存在するセンサ3やアクチ
ュエータ4などのフィールド機器のデータを収集する。
フィールド機器のデータとは、代表的にはプロセス量や
操作量などのプロセス制御に直接関わる様なファンクシ
ョン・ブロックの入出力データである。その他にも、プ
ロセス制御には直接関与しないが診断に有用なデータ、
例えば周囲温度や湿度なども考えられる。これらには、
流量センサの温度補正の為の温度センサ信号なども含ま
れる。Here, features of the diagnostic function block 30 according to the present embodiment will be enumerated. (i) Collect data of field devices such as the sensor 3 and the actuator 4 existing on the field bus 5.
The field device data is typically input / output data of a function block directly related to process control such as a process amount and an operation amount. Other data not directly involved in process control but useful for diagnosis,
For example, ambient temperature and humidity can be considered. These include
A temperature sensor signal for temperature correction of the flow sensor and the like are also included.
【0075】プロセス制御に直接関わる様なデータは、
もともと診断ファンクション・ブロックを含んだ機器内
部に存在するか、もしくはプロセス制御の目的で、機器
外部の別のフィールド機器のファンクション・ブロック
からバス上に既に送信されていることが多い。その場合
には、この診断ファンクション・ブロックのためにフィ
ールド・バス5上の通信トラフィックが増大しない。Data directly related to process control is as follows:
In many cases, the diagnostic function block originally exists inside the device, or has already been transmitted on a bus from a function block of another field device outside the device for the purpose of process control. In that case, the communication traffic on the field bus 5 does not increase due to the diagnostic function block.
【0076】(ii) 入出力条件と診断条件、設定パラメ
ータをアプリケーションに応じて設定する。入出力と
は、入出力に使用するデータ群の形式を定義するもので
ある。診断条件には、例えば、 ・収集したデータと定数との比較、 ・収集したデータと、他のデータとの、予め定義した関
係式に基づく比較、 ・収集したデータの時系列的連続データ(トレンド)
と、予め定義した変化パターンとの比較などの数値、数
式判断及び、それらを複合的にAND、ORなどで組み
合わせた論理判断とが含まれる。(Ii) Input / output conditions, diagnostic conditions, and setting parameters are set according to the application. Input / output defines the format of a data group used for input / output. The diagnostic conditions include, for example,-comparison of collected data with a constant,-comparison of collected data with other data based on a predefined relational expression,-time-series continuous data of collected data (trend )
And a numerical value such as a comparison with a predefined change pattern, a numerical determination, and a logical determination in which these are combined and combined by AND, OR, and the like.
【0077】設定パラメータとは、診断ファンクション
・ブロックをダウンロード後にデジタル通信によって変
更可能なパラメータであり、代表的には診断の為の定数
や、関係式の係数、動作モード設定(運転、非運転な
ど)などがある。時系列的データ保存手段には、設定し
た時間間隔ごとに指定したデータをメモリ(図8の記憶
手段26)に保存する。The setting parameter is a parameter that can be changed by digital communication after downloading the diagnostic function block, and is typically a constant for diagnosis, a coefficient of a relational expression, an operation mode setting (operation, non-operation, etc.). )and so on. The time-series data storage unit stores data specified at each set time interval in a memory (the storage unit 26 in FIG. 8).
【0078】概念的には、診断ファンクションブロック
は、図8に示すように、収集したデータをX1〜Xn、診
断結果(生成するアラーム)をY1〜Ynとする関数と考
えることが出来る。関数の動作は、外部からパラメータ
を設定することにより一部変更可能である。Conceptually, as shown in FIG. 8, the diagnosis function block can be considered as a function in which the collected data is X 1 to X n and the diagnosis result (alarm to be generated) is Y 1 to Y n. I can do it. The operation of the function can be partially changed by setting parameters externally.
【0079】(iii) 条件の設定は、上位側制御システム
からフィールド機器にダウンロードする。図9は、診断
ファンクション・ブロックに対する設定作業の流れの一
例を示すフローチャートである。(Iii) The setting of the condition is downloaded from the upper control system to the field device. FIG. 9 is a flowchart illustrating an example of the flow of a setting operation for the diagnostic function block.
【0080】図9に示すように、ステップS41におい
て、入出力条件、診断条件、パラメータ定義の記述は、
記述式、もしくはプログラミング言語を用いて記述す
る。プログラミング言語は、診断ファンクションブロッ
クに特化した言語であってもよいし、C言語やBASI
C言語の様な一般的な高級言語をベースにしたものも考
えられる。As shown in FIG. 9, in step S41, the description of input / output conditions, diagnostic conditions, and parameter definitions is
Describe using a description expression or a programming language. The programming language may be a language specialized for the diagnostic function block, or may be a C language or a BASI.
A language based on a general high-level language such as the C language is also conceivable.
【0081】次いで、ステップS42において、記述し
た入出力条件、診断条件、及びパラメータ定義を、診断
ファンクション・ブロックが理解できる形式にコンパイ
ルした後、診断ファンクション・ブロックにダウンロー
ドする。もしくは、機器側が理解出来る能力がある場合
は、コンパイル無しに直接テキストデータを診断ファン
クションブロックにダウンロードする。ダウンロードの
方法は、オンラインでフィールドバス通信を用いて、図
7に示す上位側制御システム1からI/O2を介してダ
ウンロードするのが最も簡単であるが、オフラインで機
器個別に別個の通信線を接続してダウンロードすること
も考えられる。Next, in step S42, the described input / output conditions, diagnostic conditions, and parameter definitions are compiled into a format that can be understood by the diagnostic function block, and then downloaded to the diagnostic function block. Alternatively, if the device has the ability to understand, the text data is directly downloaded to the diagnostic function block without compiling. The simplest download method is to download the data from the upper control system 1 shown in FIG. 7 via the I / O 2 using the fieldbus communication online, but it is necessary to provide a separate communication line for each device offline. Connecting and downloading is also conceivable.
【0082】入出力条件、診断条件、及び設定パラメー
タ定義記述の開発には、エディタなどのテキストベース
のツールを使用して記述することが考えられる。他に、
PC上で動作するGUI(Graphical Use
r Interface)に優れたアプリケーションを
用意し、マウスなどの操作で条件を設定出来る様にする
となお使い易くなる。また、典型的な診断形式、例えば
調節弁開度と流量の関係式を予め設定し、実際にプロセ
スが運転動作している時の調節弁開度と流量のデータか
ら異常を判断するなどの場合は、事前にテンプレートを
用意しておき、条件の入力は必要最小限にするなどの配
慮をしておくと使い易くなる。In developing input / output conditions, diagnostic conditions, and setting parameter definition descriptions, description using a text-based tool such as an editor can be considered. other,
GUI (Graphical Use) running on PC
If an application excellent in r Interface is prepared and conditions can be set by operating a mouse or the like, it becomes easier to use. In addition, a typical diagnosis form, for example, when a relational expression between the control valve opening and the flow rate is set in advance, and an abnormality is determined from the data of the control valve opening and the flow rate when the process is actually operating. Is easier to use if you prepare a template in advance and take care to minimize the input of conditions.
【0083】ステップS43において、ダウンロード終
了後、診断に必要なデータの接続を行う。これは、通常
のファンクションブロック間の入出力データの接続設定
と同様である。具体的には、ファンデーション・フィー
ルド・バス(Foundation Fieldbu
s)のプロトコルであれば、リンク・オブジェクト(L
ink Object)やVCR(Virtual C
ommunication Relationshi
p)のような、アプリケーション上の入出力の設定と、
通信上の接続設定を行う。In step S43, after downloading is completed, data necessary for diagnosis is connected. This is the same as the normal connection setting of input / output data between function blocks. Specifically, a foundation field bus (Foundation Fieldbu)
s), the link object (L
Ink Object) and VCR (Virtual C)
communication Relations
setting of input and output on the application like p),
Make connection settings for communication.
【0084】(iv) 診断ファンクション・ブロック7
は、フィールド・バス5上の任意の機器に存在可能であ
る。図7に示した本実施形態例では、診断ファンクショ
ン・ブロック7は、アクチュエータ4に内蔵されている
が、フィールド・バス5上の任意の機器に存在可能であ
る。診断に必要なデータは、フィールド・バス5を介し
て収集可能であるので、他の機器(フィールド機器)、
例えばセンサ3内に、或いはI/O2内に設けられてい
ても構わない。また、或る診断ファンクション・ブロッ
ク7の診断結果出力を他の診断ファンクション・ブロッ
ク7の入力として与える、ということも同様に可能であ
る。(Iv) Diagnosis function block 7
Can exist on any device on the field bus 5. In the embodiment shown in FIG. 7, the diagnostic function block 7 is built in the actuator 4, but can exist in any device on the field bus 5. The data necessary for diagnosis can be collected via the field bus 5, so that other devices (field devices),
For example, it may be provided in the sensor 3 or in the I / O2. Similarly, it is also possible to provide a diagnosis result output of one diagnosis function block 7 as an input of another diagnosis function block 7.
【0085】(v) ステップS44において、上位側コン
ピュータ1でアラームの管理を行う。発生したアラーム
は、他の一般的なプロセスアラームや機器アラームと共
に上位側コンピュータ1にあるシステム(代表的な呼び
名としては「機器管理システム」などと呼ばれる)で管
理されることが考えられる。これは、機器のアラームの
時系列管理だけでなく、機器のパラメータ変更や修理履
歴などと共に行う。診断ファンクション・ブロック7の
診断条件やパラメータなどの変更履歴管理も、こういっ
たシステムで行われることが想定されている。(V) In step S44, the upper computer 1 manages the alarm. It is conceivable that the generated alarm is managed together with other general process alarms and device alarms by a system (typically called “device management system”) in the upper computer 1. This is performed not only with the time series management of the alarm of the device, but also with the parameter change and the repair history of the device. It is assumed that the management of change history of the diagnostic conditions and parameters of the diagnostic function block 7 is also performed by such a system.
【0086】図7では、診断ファンクション・ブロック
という名称で説明を行った。ファンクション・ブロック
という概念は、Foundation Fieldbu
sに代表されるフィールド・バス・システムに導入され
ており、あるまとまった機能を一つのブロックとして定
義する。重要なのは、ファンクション・ブロック同士の
入出力の結合のしくみが標準化されていることである。
これにより、フィールド・バス上に接続された異なった
ベンダー間の機器にファンクション・ブロックを組み合
わせてアプリケーション(プロセス制御分野では制御シ
ステム)を構成することができる。In FIG. 7, the description has been made with the name of the diagnostic function block. The concept of function block is based on the Foundation Fieldbu
s is introduced in the field bus system represented by s and defines a set of functions as one block. What is important is that the mechanism for coupling inputs and outputs between function blocks is standardized.
Thus, an application (a control system in the process control field) can be configured by combining the function blocks with devices between different vendors connected on the field bus.
【0087】よって、以下の条件を満たせば、いわゆる
ファンクション・ブロックという呼び名でなくても、同
様の概念で、本提案の診断機能を実現可能である。 1)1つ以上の機器がバス上に存在し、各機器のデータ
が相互に伝達可能である。 2)入出力の形式(データ型やデータの授受の方法)が
標準化されている。Therefore, if the following conditions are satisfied, the diagnosis function of the present proposal can be realized by the same concept without using a so-called function block. 1) One or more devices exist on a bus, and data of each device can be transmitted to each other. 2) Input / output formats (data types and data transfer methods) are standardized.
【0088】具体的には、HARTプロトコルなど、い
わゆるハイブリッド(Hybrid)と呼ばれているア
ナログ4−20mA信号にデジタル信号を重畳するよう
なものでも、本提案の機能は同様に実現出来る。More specifically, the function of the present proposal can be realized in the same manner even when a digital signal is superimposed on an analog 4-20 mA signal which is a so-called hybrid, such as a HART protocol.
【0089】また、診断専用のファンクション・ブロッ
クを用い、かつフィールド・バス上に存在する複数の機
器のデータを使って診断することによって、従来のファ
ンクション・ブロックでは出来なかった、より複合的な
診断結果の生成が可能になった。よって、プロセス制御
アプリケーションであれば、より高度なプロセス診断が
可能になった。Further, by using a function block dedicated to diagnosis and performing diagnosis using data of a plurality of devices existing on the field bus, a more complex diagnosis which cannot be performed by a conventional function block. The generation of results is now possible. Therefore, a more advanced process diagnosis can be performed with a process control application.
【0090】また、診断条件をプログラム(カスタマイ
ズ)して、診断ファンクション・ブロックにダウンロー
ドする形式を取ったので、カスタマイズ性が高く、ユー
ザ・アプリケーションに応じた診断、アラーム生成を可
能にした。同時に、パラメータを定義して、ダウンロー
ド後も動作を変更可能にしているので、非常に柔軟にシ
ステムが運用可能である。また、ユーザ自らがアラーム
の条件を設定出来るような環境を提供できるので、ユー
ザが持つアプリケーション運用上の固有のノウハウが、
そのまま利用可能になる。また、システム・ベンダーに
依存せずに、ユーザ自ら診断システムの運用が可能であ
る。Further, since the diagnosis conditions are programmed (customized) and downloaded to the diagnosis function block, the customization is high, and the diagnosis and alarm generation according to the user application can be performed. At the same time, parameters are defined so that the operation can be changed even after downloading, so that the system can be operated very flexibly. In addition, since an environment that allows the user to set the alarm conditions by himself can be provided, the user's unique know-how in operating the application is:
It will be available as is. In addition, the user can operate the diagnostic system by himself without depending on the system vendor.
【0091】以上のように、本発明の第3実施形態例で
は、デジタル通信手段を備えたフィールド機器が、機器
自身の内部データ又は他のフィールド機器からのデータ
を収集するファンクション・ブロック7と、他のフィー
ルド機器又は他のフィールド機器内のファンクション・
ブロック7から診断のためのデータを取り込む入力手段
と、この入力手段を介して収集したデータを時系列的に
保存する記憶手段26と、この記憶手段26に保存した
1つ以上の数値的、論理的条件の組合せによって診断条
件を設定する設定手段と、この設定された診断条件に基
づいて1つ以上の診断結果を生成する生成手段とを備え
ている。従って、より高度で複雑な診断結果、及び、ユ
ーザ・アプリケーションに応じた診断結果を生成するこ
とができ、更に、ユーザ自らが診断の条件を設定出来る
ような環境を得ることができる。As described above, according to the third embodiment of the present invention, the field device provided with the digital communication means includes the function block 7 for collecting internal data of the device itself or data from another field device, Other field devices or functions within other field devices
Input means for receiving data for diagnosis from the block 7; storage means 26 for storing data collected via the input means in time series; and one or more numerical and logical values stored in the storage means 26 Setting means for setting a diagnostic condition based on a combination of objective conditions, and generating means for generating one or more diagnostic results based on the set diagnostic condition. Therefore, it is possible to generate a more sophisticated and complicated diagnosis result and a diagnosis result according to a user application, and to obtain an environment in which a user can set a diagnosis condition by himself.
【0092】なお、診断ファンクション・ブロック7内
に、上記で説明した機器の診断方法を表わす、図3のフ
ローチャート、または図4のフローチャートの処理手順
を実行する診断手段を設定しても良い。The diagnostic function block 7 may be provided with diagnostic means for executing the processing procedure of the flowchart of FIG. 3 or the flowchart of FIG.
【0093】更に、診断ファンクション・ブロック7内
に、上記で説明した記憶方式を表わす、図6のフローチ
ャートの処理手順を実行する記憶手段を設置しても良
い。Further, storage means for executing the processing procedure of the flowchart of FIG. 6 representing the storage method described above may be provided in the diagnosis function block 7.
【0094】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明のフィールド機器は、上記実
施形態例の構成にのみ限定されるものでなく、上記実施
形態例の構成から種々の修正及び変更を施したフィール
ド機器も、本発明の範囲に含まれる。Although the present invention has been described based on the preferred embodiment, the field device of the present invention is not limited to the configuration of the above-described embodiment, but may be modified from the configuration of the above-described embodiment. Field devices with various modifications and changes are also included in the scope of the present invention.
【0095】[0095]
【発明の効果】以上のように、本発明のフィールド機器
によれば、フィールド機器自身の診断に限らず、他のフ
ィールド機器、或いはプロセスの診断を行うことがで
き、制御不能になるような最悪の事態を招く前に異常を
検知し、アラート或いはワーニングを出すことにより、
より安全にプロセス・プラントを運転できるとともに、
メンテナンスを必要最小限にとどめることが可能なの
で、メンテナンス・コストの削減を図ることができる。As described above, according to the field device of the present invention, not only the diagnosis of the field device itself, but also the diagnosis of other field devices or processes can be performed, and the worst case in which the control becomes impossible. By detecting anomalies before issuing a situation and issuing an alert or warning,
In addition to being able to operate the process plant more safely,
Since maintenance can be minimized, maintenance costs can be reduced.
【0096】また、本発明のフィールド機器では、上位
側の機器によってフィールド機器の情報を全て容易に記
憶でき、また、フィールド機器に備えたプロセス・レコ
ーダ機能により、トラブルが生じた際の原因の解析に役
立つとともに、上位側制御システムでの負荷を低減する
ことができる。Further, in the field device of the present invention, all the information of the field device can be easily stored by the upper device, and the cause of the trouble can be analyzed by the process recorder function provided in the field device. And the load on the host-side control system can be reduced.
【0097】更に、本発明のフィールド機器によると、
より高度で複雑な診断結果、及び、ユーザ・アプリケー
ションに応じた診断結果を生成することができ、更に、
ユーザ自らが診断の条件を設定出来るような環境を得る
ことができる。Further, according to the field device of the present invention,
It is possible to generate more advanced and complicated diagnostic results and diagnostic results according to the user application.
It is possible to obtain an environment in which the user can set the conditions for diagnosis.
【図1】本発明の第1実施形態例に係るプロセス・ルー
プを示すブロック線図である。FIG. 1 is a block diagram showing a process loop according to a first embodiment of the present invention.
【図2】プロセス量である流量を決定している要素を示
す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing elements that determine a flow rate as a process amount.
【図3】第1実施形態例における作動を示すフローチャ
ートである。FIG. 3 is a flowchart showing an operation in the first embodiment.
【図4】第1実施形態例における別の作動を示すフロー
チャートである。FIG. 4 is a flowchart showing another operation in the first embodiment.
【図5】本発明の第2実施形態例に係るフィールド機器
の構成を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram illustrating a configuration of a field device according to a second embodiment of the present invention.
【図6】第2実施形態例における作動を示すフローチャ
ートである。FIG. 6 is a flowchart showing an operation in the second embodiment.
【図7】第3実施形態例におけるフィールドバスを使用
したプロセス制御システムの構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a process control system using a field bus according to a third embodiment.
【図8】第3実施形態例における収集データ、診断結果
を模式的に示す図である。FIG. 8 is a diagram schematically showing collected data and a diagnosis result in the third embodiment.
【図9】第3実施形態例における作動を示すフローチャ
ートである。FIG. 9 is a flowchart showing an operation in the third embodiment.
【図10】従来のプロセス制御システムの構成を示す図
である。FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a conventional process control system.
1 上位側制御システム 2 I/O 3 センサ 4 アクチュエータ 5 フィールドバス 6 上位側バス 7 ファンクション・ブロック 10 調節計 12 流量計 14a 調節弁 14 バルブポジショナ 16 配管 18 ステム 20 通信手段 22 記憶手段 24 フィールド機器本来の機能 26 記憶手段 30 診断ファンクション・ブロック Reference Signs List 1 upper control system 2 I / O 3 sensor 4 actuator 5 field bus 6 upper bus 7 function block 10 controller 12 flow meter 14a control valve 14 valve positioner 16 piping 18 stem 20 communication means 22 storage means 24 field device originally Function 26 storage means 30 diagnostic function block
Claims (15)
器であって、データまたは信号を送受信する送受信手段
と、他のフィールド機器からの情報を受信しこの受信し
た情報に基づいてフィールド機器自身、他のフィールド
機器またはプロセス・ループの運転状態を診断する診断
手段とを備えることを特徴とするフィールド機器。1. A field device connected via a communication medium, comprising: a transmitting / receiving means for transmitting / receiving data or a signal; a field device itself receiving information from another field device and based on the received information; Diagnostic means for diagnosing the operating state of another field device or process loop.
器であって、データまたは信号を送受信する送受信手段
と、受信可能な信号、送信可能な信号、及び/又は、内
部の時間連続性のある信号を一定の時間の間、記憶する
記憶手段とを具備することを特徴とするフィールド機
器。2. A field device connected via a communication medium, comprising a transmitting / receiving means for transmitting / receiving data or a signal, a receivable signal, a transmittable signal, and / or internal time continuity. Storage means for storing a signal for a predetermined period of time.
器であって、データまたは信号を送受信する送受信手段
と、他のフィールド機器からの情報を受信しこの受信し
た情報に基づいてフィールド機器自身、他のフィールド
機器またはプロセス・ループの運転状態を診断する診断
手段と、受信可能な信号、送信可能な信号、及び/又
は、内部の時間連続性のある信号を一定の時間の間、記
憶する記憶手段とを備えることを特徴とするフィールド
機器。3. A field device connected via a communication medium, comprising: transmitting / receiving means for transmitting / receiving data or a signal; receiving information from another field device; Diagnostic means for diagnosing the operating condition of another field device or process loop, and storage for storing a receivable signal, a transmittable signal and / or a signal with internal time continuity for a fixed time And field means.
部データまたは他のフィールド機器のプロセス値に関す
るデータに基づいて、制御しているプロセス量の理論値
を演算し、前記理論値を実際のプロセス量と比較するこ
とにより前記プロセス・ループの診断を行うことを特徴
とする請求項1または請求項3記載のフィールド機器。4. The diagnostic means calculates a theoretical value of a controlled process amount based on internal data of the field device itself or data on a process value of another field device, and calculates the theoretical value of the actual process value. The field device according to claim 1, wherein the diagnosis of the process loop is performed by comparing the amount with a quantity.
フィールド機器の正常時または異常時の運転状態のデー
タを記憶する記憶手段を備え、フィールド機器自身の内
部データまたは他のフィールド機器のプロセス値に関す
るデータと、前記記憶手段内のデータとに基づいて、プ
ロセス量の理論値を演算し、この理論値を実際のプロセ
ス量と比較することにより前記プロセス・ループの診断
を行うことを特徴とする請求項1または請求項3記載の
フィールド機器。5. A storage device for storing data of a normal or abnormal operation state of the field device used in the process loop, and internal data of the field device itself or process values of another field device. And calculating the theoretical value of the process amount based on the data relating to the data and the data in the storage unit, and comparing the theoretical value with the actual process amount to diagnose the process loop. The field device according to claim 1.
弁開度に対応する弁開度信号に基づいてプロセス量の理
論値を演算し、この理論値を実際のプロセス量と比較す
ることにより前記プロセス・ループの診断を行うことを
特徴とする請求項4記載のフィールド機器。6. The diagnostic means calculates a theoretical value of a process amount based on a valve opening signal corresponding to a valve opening of a control valve for controlling a flow rate, and compares the theoretical value with an actual process amount. 5. The field device according to claim 4, wherein the diagnosis of the process loop is performed.
弁開度に対応する弁開度信号に基づいてプロセス量の理
論値を演算し、この理論値を実際のプロセス量と比較す
ることにより前記プロセス・ループの診断を行うことを
特徴とする請求項5記載のフィールド機器。7. The diagnostic means calculates a theoretical value of a process amount based on a valve opening signal corresponding to a valve opening of a control valve for controlling a flow rate, and compares the theoretical value with an actual process amount. 6. The field device according to claim 5, wherein the diagnosis of the process loop is performed.
弁開度に対応する弁開度信号に基づいて、前記調節弁内
の流量の理論値を演算し、この理論値を実際の流量と比
較することにより前記プロセス・ループの診断を行うこ
とを特徴とする請求項6記載のフィールド機器。8. The diagnostic means calculates a theoretical value of the flow rate in the control valve based on a valve opening signal corresponding to the valve opening of the control valve for controlling the flow rate, and calculates the theoretical value of the actual value in the control valve. 7. The field device according to claim 6, wherein the diagnosis of the process loop is performed by comparing with a flow rate.
弁開度に対応する弁開度信号に基づいて、前記調節弁内
の流量の理論値を演算し、この理論値を実際の流量と比
較することにより前記プロセス・ループの診断を行うこ
とを特徴とする請求項7記載のフィールド機器。9. The diagnostic means calculates a theoretical value of the flow rate in the control valve based on a valve opening signal corresponding to the valve opening of the control valve for controlling the flow rate, and calculates the theoretical value of the actual value. 8. The field device according to claim 7, wherein the diagnosis of the process loop is performed by comparing with a flow rate.
In First Out)形式でデータを記憶する
ことを特徴とする請求項2または請求項3記載のフィー
ルド機器。10. The storage means includes a FIFO (First)
The field device according to claim 2, wherein data is stored in an “In First Out” format.
憶する際、記憶するデータまたは信号を予め設定可能な
機能を備えることを特徴とする請求項2または請求項3
に記載のフィールド機器。11. The data storage device according to claim 2, wherein said storage means has a function of presetting the data or signal to be stored when storing the data or signal.
The field device described in.
または信号を記憶する際、記憶するデータまたは信号を
予め設定可能な機能を備えることを特徴とする請求項1
0に記載のフィールド機器。12. The storage means according to claim 1, wherein when storing data or signals in a FIFO format, the storage means has a function capable of presetting the data or signals to be stored.
0. The field device according to item 0.
始命令を受信した場合、各々のデータまたは信号の記憶
を中断又は開始する機能を備えることを特徴とする請求
項2,10〜12のいずれかに記載のフィールド機器。13. The apparatus according to claim 2, further comprising a function of interrupting or starting storage of each data or signal when a storage stop command or a storage start command is received from outside the device. The field device described in.
じてユーザがプログラムすることが可能、機器外部から
ダウンロードを行うことが可能、かつ、ダウンロード後
もパラメータの変更により一部変更可能であることを特
徴とする請求項3に記載のフィールド機器。14. The diagnostic means can be programmed by a user in accordance with an application, can be downloaded from outside the device, and can be partially changed by changing parameters after downloading. 4. The field device according to claim 3, wherein
ルド機器は、バルブポジショナであることを特徴とする
フィールド機器。15. A field device according to claim 1, wherein the field device is a valve positioner.
Priority Applications (1)
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002062933A true JP2002062933A (en) | 2002-02-28 |
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