过程监视系统、装置及方法
过程监视系统、装置及方法
【专利摘要】本发明涉及一种过程监视系统，其具有多个现场仪器，该现场仪器对在工厂中实现的工业过程中的状态量进行测定；趋势计算部，其基于分别从多个现场仪器输出的时间序列数据，分别求出状态量的变化趋势，将状态量的变化趋势分别分类为预先规定的多个状况中的1个；判断部，其对应于由趋势计算部分类出的状况中的至少1个状况有无变化，判断工厂的状态有无变化的征兆；以及通知部，其通知状态变化判断部的判断结果。
【专利说明】过程监视系统、装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及过程监视系统、装置及方法。
[0002]本申请基于2012年5月31日申请的日本国专利申请第2012 — 123948号并主张其优先权，并将其内容引用在本申请中。
【背景技术】
[0003]以下对专利、专利申请、专利公报、科学文献等进行引用即可清楚，但为了更充分地对本发明的现有技术进行说明，将其内容引用在此处。
[0004]目前，在车间或工厂等中，构建有用于对工业过程中的各种状态量(例如压力、温度、流量等)进行监视的过程监视系统。基于该过程监视系统的监视结果实现高级的自动作业。该过程监视系统大致由被称为field仪器的现场仪器(测定仪、操作器)、对这些现场仪器进行控制的控制器、对状态量进行监视的过程监视装置构成。
[0005]上述过程监视装置对通过控制器获取的现场仪器的测定结果(表示各种状态量的信息)进行收集。并且，过程监视装置显示由I个或多个现场仪器测得的状态量的当前值、或由表示特定现场仪器测得的状态量随时间变化的曲线(趋势图)。另外，过程监视装置显示状态量的当前值或趋势图及关于状态量的阈值(上限阈值或下限阈值)。并且，在状态量超过阈值时，过程监视装置发出警报而通知异常。
[0006]专利第4483111号公报、特开平I 一 287419号公报公开了一种对过程进行监视的现有的过程监视装置。具体地说，专利第4483111号公报公开了一种过程监视装置，该过程监视装置通过进行时间序列的过程数据的统计处理，从而对工厂的缓慢状态变化的趋势进行监视。另外，特开平I 一 287419号公报公开了一种对温度、压力、流量等过程变量的变化趋势(增加趋势、减小趋势、振荡趋势等)进行判定，并显示其判定结果的过程监视装置。
[0007]近年来，上述现场仪器实现了数字化及智能化，能够从现场仪器大量收集多种信息。如果能够大量收集上述多种信息，则进行过程控制时所必需的信息增加，因此，与现有技术相比能够实现高精度且高效率的过程控制。但是，如果收集的信息多样化且增加，则工厂操作者应监视的对象增加，并且，应监视的范围也扩大，而增加操作者的负担。
[0008]另外，为了实现高精度且高效率的过程控制，需要尽快掌握状态量的微小变化而进行应对。而且，为了在工厂等中提高综合生产效率，仅将过程工序的一部分控制为最佳状态是不够的，还需要进行考虑该工序的上游工序及下游工序的状态而进行控制这种高级控制。目前，操作者参照状态量的当前值或趋势图对工厂的状态进行判断。因此，如果不是足够熟练的操作者会漏掉状态量的微妙变化，很难实现高效率的过程。
[0009]如果使用上述专利第4483111号公报、特开平I 一 287419号公报中公开的技术，能够对熟练度不高的操作者进行一定程度的辅助。但是，工厂处于何种状态的最终判断仍需要操作者进行。因此，要实现高效率的过程，还是需要具有高熟练度的操作者。此外，在可从现场仪器得到的信息多样化及增加的状况下，高熟练度的操作者的负担增加，现有的监视方法已接近极限。
【发明内容】
[0010]本发明提供一种过程监视系统、装置及方法，即使从工厂得到的信息多样化及增力口，其也能够实现操作者的负担减轻，并且能够提供有助于实现高精度及高效率的过程控制的信息。
[0011]本发明的第I方式的过程监视系统具有:多个现场仪器，其对在工厂中实现的工业过程中的状态量进行测定；趋势计算部，其基于从所述多个现场仪器分别输出的时间序列数据，分别求出所述状态量的变化趋势，将所述状态量的变化趋势分别分类为预先规定的多个状况中的I个；判断部，其对应于由所述趋势计算部分类出的状况中的至少I个状况有无变化，判断所述工厂的状态有无变化的征兆；以及通知部，其通知所述状态变化判断部的判断结果。
[0012]根据本发明的第I方式，基于从各个现场仪器输出的时间序列数据求出状态量的变化趋势，并分类为状态，并且，对应于分类出的状态中的至少I个状态有无变化，判断工厂的状态有无变化的征兆，并通知该判断结果。
[0013]在本发明的第I方式中，在与所述状态量中的预先指定的多个状态量相关的状况中的至少I个发生变化的情况下，所述状态变化判断部也可以判断为所述工厂的状态有变化的征兆。
[0014]所述状态变化判断部也可以在所述状态有无变化的基础上，考虑所述状态量的当前值及所述工厂的运行状态中的至少一方，判断所述工厂的状态有无变化的征兆。
[0015]所述状态变化判断部也可以使用表格判断所述工厂的状态有无变化的征兆，该表格规定了与所述预先指定的多个状态量相关的状况的组合和所述工厂的状态之间的关系。
[0016]所述通知部也可以具有显示装置，该显示装置在所述状态变化判断部的判断结果的基础上，显示由所述趋势计算部分类出的所述状况。
[0017]还可以具有数据提取部，其在由所述状态变化判断部判断为所述工厂的状态有变化的征兆的情况下，提取与作为判断基础的状况发生了变化的状态量相关的数据。
[0018]所述趋势计算部也可以通过求出分别从所述多个现场仪器输出的时间序列数据的斜率，分别求出所述状态量的变化趋势。
[0019]求出所述时间序列数据的斜率的时间长度也可以对应于所述状态量的种类而不同。
[0020]所述趋势计算部也可以通过使用求出区间移动平均的处理、基于最小二乘法求出近似直线的处理、求出标准偏差或分布的统计处理中的至少一种，而分别求出所述状态量的变化趋势。
[0021]所述状态量也可以表示气味、火焰形状、烟雾颜色中的至少I种特性。
[0022]所述数据提取部也可以提取与位于现场仪器的至少上游工序及下游工序的装置相关的数据，其中，该现场仪器是测定到所述状态发生了变化的状态量的现场仪器。
[0023]所述趋势计算部，作为所述多个状态也可以分成第I状态、第2状态、及第3状态中的任一种状态，其中，第I状态表示所述状态量的变化趋势恒定，第2状态表示所述状态量的变化趋势处于上升趋势，第3状态表示所述状态量的变化趋势处于下降趋势。
[0024]所述显示装置也可以将由所述趋势计算部分类出的所述状态与设置在所述工厂中的装置的外观相关联而进行显示。
[0025]所述显示装置也可以以箭头斜率的大小表现所述状况的种类。
[0026]所述显示装置也可以以所述箭头的长度表现求出了所述变化趋势的时间间隔。
[0027]所述显示装置也可以以测定范围内的所述箭头的位置表现所述状态量的当前值。
[0028]所述显示装置也可以以雷达图显示由所述趋势计算部分类出的所述状况。
[0029]所述趋势计算部基于从所述多个现场仪器分别输出的时间序列数据，分别求出所述状态量的变化趋势的进一步的变化趋势。
[0030]本发明的第2方式是一种过程监视装置，其具有:趋势计算部，其基于分别从多个现场仪器输出的时间序列数据，分别求出状态量的变化趋势，将所述状态量的变化趋势分别分类为预先规定的多个状况中的I个，所述现场仪器对在工厂中实现的工业过程中的所述状态量进行测定；以及判断部，其对应于由所述趋势计算部分类出的状况中的至少I个状况有无变化，判断所述工厂的状态有无变化的征兆。
[0031]本发明的第3方式是一种过程监视方法，对分别从多个现场仪器输出的时间序列数据进行收集，该现场仪器对在工厂中实现的工业过程中的状态量进行测定；基于收集到的所述时间序列数据分别求出所述状态量的变化趋势，将所述状态量的变化趋势分别分类为预先规定的多个状况中的I个；对应于分类出的所述状况中的至少I个状况有无变化，判断所述工厂的状态有无变化的征兆；以及通知所述工厂的状态有无变化的征兆的判断结果O
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的过程监视系统的整体结构的框图。
[0033]图2是用于说明本发明的一个实施方式所涉及的过程监视系统的动作概要的图。
[0034]图3是表示本发明的一个实施方式所涉及的过程监视方法的流程图。
[0035]图4是用于说明本发明的一个实施方式中的状态量的变化趋势的计算方法的图。
[0036]图5A是用于说明本发明的一个实施方式中的工厂状态变化的征兆的判断方法的一个例子的第I图。
[0037]图5B是用于说明本发明的一个实施方式中的工厂状态变化的征兆的判断方法的一个例子的第2图。
[0038]图5C是用于说明本发明的一个实施方式中的工厂状态变化的征兆的判断方法的一个例子的第3图。
[0039]图6是用于说明本发明的一个实施方式中的工厂状态变化的征兆的判断方法的其他例子的图。
[0040]图7A是用于说明本发明的一个实施方式中的征兆判断表的一个例子的第I图。
[0041]图7B是用于说明本发明的一个实施方式中的征兆判断表的一个例子的第2图。
[0042]图7C是用于说明本发明的一个实施方式中的征兆判断表的一个例子的第3图。
[0043]图8A是用于说明本发明的一个实施方式中的数据提取处理的一个例子的第I图。
[0044]图SB是用于说明本发明的一个实施方式中的数据提取处理的一个例子的第2图。
[0045]图SC是用于说明本发明的一个实施方式中的数据提取处理的一个例子的第3图。
[0046]图9A是表示本发明的一个实施方式中的监视终端装置的显示内容的一个例子的第I图。
[0047]图9B是表示本发明的一个实施方式中的监视终端装置的显示内容的一个例子的第2图。
[0048]图9C是表示本发明的一个实施方式中的监视终端装置的显示内容的一个例子的第3图。
[0049]图9D是表示本发明的一个实施方式中的监视终端装置的显示内容的一个例子的第4图。
[0050]图1OA是表示本发明的一个实施方式中的监视终端装置的显示内容的其他例子的第I图。
[0051]图1OB是表示本发明的一个实施方式中的监视终端装置的显示内容的其他例子的第2图。
[0052]图1lA是表示本发明的一个实施方式中的提取数据的显示例的第I图。
[0053]图1lB是表示本发明的一个实施方式中的提取数据的显示例的第2图。
[0054]图12是表示本发明的一个实施方式中的提取数据的其他显示例的图。
[0055]图13A是表示本发明的一个实施方式中的提取数据的其他显示例的第I图。
[0056]图13B是表示本发明的一个实施方式中的提取数据的其他显示例的第2图。
[0057]图14是表示本发明的一个实施方式中的状况的其他显示例的图。
【具体实施方式】
[0058]下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。本发明的实施方式的以下说明，仅是对由随附的权利要求规定的发明及其等价内容具体进行说明，并不以对权利要求进行限定为目的，这一点基于本公开内容对于本领域技术人员是清楚的。
[0059][系统的整体结构]
[0060]图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的过程监视系统I的整体结构的框图。如图1所示，本实施方式的过程监视系统I具有现场仪器10、控制器20、数据服务器30、应用程序服务器40、及监视终端装置50 (通知单元、显示装置)。过程监视系统I对在工厂中(图示省略)实现的工业过程进行监视。
[0061]现场仪器10及控制器20与现场网络NI连接。控制器20、数据服务器30、应用程序服务器40、及监视终端装置50与控制网络N2连接。现场网络NI例如是在工厂现场铺设的有线网络。控制网络N2例如是将工厂现场与监视室之间连接的有线网络。另外，这些现场网络NI及控制网络N2也可以是无线网络。
[0062]现场仪器10例如是流量计或温度传感器等传感器设备、流量控制阀或开闭阀等阀设备、风扇或电动机等致动器设备、及其他设置在工厂现场的仪器。另外，在图1中，为了便于理解而图示出传感器设备11和阀设备12，其中，传感器设备11用于测定工厂中设置的现场仪器10中的流体流量，阀设备12用于对流体的流量进行控制(操作)。
[0063]上述现场仪器10在控制器20的控制下进行与现场仪器10所具有的功能相对应的动作。例如，传感器设备11将进行流体流量测定得到的测定数据经由现场网络NI发送至控制器20。另外，阀设备12在控制器20的控制下，通过对流体通过的阀的开度进行调节而对流体流量进行操作。[0064]控制器20经由现场网络NI对现场仪器10进行控制，并且，将通过现场仪器10的控制得到的各种数据经由控制网络N2发送至数据服务器30。例如，控制器20对传感器设备11进行控制而获取表示流体流量的测定数据，并且，对应于所获取的测定数据对阀设备12进行控制，对阀的开度进行调节。另外，将基于从传感器设备11获取的测定数据及针对阀设备12的控制数据的数据发送至数据服务器30。而且，在有来自监视终端装置50的指示的情况下，控制器20按照该指示进行现场仪器10的控制等。
[0065]从控制器20发送至数据服务器30的数据，是基于从上述传感器11获取的测定数据或针对阀设备12的控制数据的任意数据。例如，从控制器20发送至数据服务器30的数据是下述(I)至(3 )所示的数据。
[0066](I)依次从传感器设备11得到的测定数据
[0067](2)依次向阀设备12输出的控制数据
[0068](3)根据从至少I个传感器设备得到的多个测定数据和至少向I个阀设备输出的多个控制数据中的至少I个数据而运算后的数据
[0069]数据服务器30具有例如由大容量硬盘等实现的数据存储部31。数据服务器30是将可由过程监视系统I得到的各种数据存储在数据存储部31中、并且按照要求提供数据存储部31中存储的数据的服务器装置。例如，数据服务器30按照时间序列的顺序将从控制器20依次发送的数据(上述(I)至(3)例示的数据)存储在数据存储部31中。
[0070]应用程序服务器40具有趋势计算部41、状态变化判断部42及数据提取部43。应用程序服务器40是使用存储在数据服务器30中的各种数据而提供有助于操作者进行过程监视的信息的服务器装置。具体地说，应用程序服务器40提供表示工业过程中的状态量(例如流体的流量)的变化趋势的信息、表示工厂状态有无变化征兆的信息、以及在工厂状态有变化的情况下的应对所需的信息等。
[0071]趋势计算部41基于存储在数据服务器30中的时间序列数据(例如上述(I)至(3)所示的数据)，求出上述工业过程中的状态量的变化趋势。并且，趋势计算部41将求出的状态量的变化趋势分别分类为预先规定的多个状况中的I个状况。之所以将状态量的变化趋势分类为状况，是为了操作者容易掌握状态量的变化趋势、以及更准确地掌握工厂状态而容易由状态变化判断部42进行判断(工厂状态有无变化征兆的判断)。
[0072]状态变化判断部42根据由趋势计算部41分类出的状况有无变化等，判断工厂状态有无变化的征兆。例如，状态变化判断部42在通过趋势计算部41分类出的状况中的至少I个状况变化的情况下、或者在预先指定的多个状态量的状况中的至少一个变化的情况下，判断为工厂状态有变化的征兆。
[0073]数据提取部43在由状态变化判断部42判断为工厂状态有变化征兆的情况下，提取与作为判断基础的状况发生了变化的状态量相关的数据。在工厂状态有变化征兆的情况下，操作者需要进行处理以使得工厂状态不变。具体地说，操作者需要进行了解现状、确定问题点、研究应对方案、执行对策、确认工厂状态的一连串作业。优选能够向操作者直接提示上述应对方案，但目前很难实现。因此，通过提取与状况发生了变化的状态量相关的数据，从而提供工厂状态发生变化的情况下的应对所需的信息。
[0074]另外，关于由上述趋势计算部41、状态变化判断部42及数据提取部43进行的处理的详细内容，如后所述。[0075]监视终端装置50例如通过计算机实现，是由操作者操作而用于过程监视的终端装置。该监视终端装置50显示由数据服务器30、应用程序服务器40提供的各种信息，并且，对于控制器20或应用程序服务器40进行与操作者的操作相对应的指示。另外，在由应用程序服务器40判断为工厂状态有变化征兆的情况下，监视终端装置50通过警报等通知该情况。作为警报，可以列举引起操作者注意的显示(例如高亮显示)、声音、振动等。另外，对于在监视终端装置50上显示的具体内容如后所述。
[0076][系统的动作]
[0077]下面，对于上述结构中的过程监视系统I的动作进行说明。图2是用于说明本发明的一个实施方式所涉及的过程监视系统的动作概要的图。另外，图3是表示本发明的一个实施方式所涉及的过程监视方法的流程图。如上述图2、图3所示，首先对在工厂中实现的工业过程中的状态量进行测定。并且，基于该测定结果等的数据(从所述传感器设备11获取的测定数据或基于针对阀设备12的控制数据的数据)作为时间序列数据Cv而存储在数据服务器30中(步骤ST1)。
[0078]例如，上述状态量(例如流体的流量)由现场仪器10 (例如传感器设备11)测定，通过控制器20依次收集表示该测定结果的测定数据。另外，从控制器20向其他现场仪器10(例如阀设备12)输出控制数据。并且，根据由控制器20收集的测定数据和从控制器20输出的控制数据运算得到的数据被发送至数据服务器30，作为时间序列数据Cv而存储在数据存储部31中。
[0079]然后，基于存储在数据服务器30中的时间序列数据Cv，求出上述工业过程中的状态量的变化趋势Dv，并且，将求出的变化趋势Dv分类为预先规定的多个状况中的I个状况(步骤ST2)。具体地说，按照应用程序服务器40的要求，读取数据服务器30的数据存储部31中存储的时间序列数据Cv。并且，在趋势计算部41中求出上述变化趋势Dv，并且，分类为与求出的变化趋势Dv的值相对应的状况。
[0080]如果上述处理结束，则应用程序服务器40的状态变化判断部42对于工厂状态有无变化的征兆进行判断(步骤ST3)。例如，在通过趋势计算部41分类得到的状况中的至少I个状况变化的情况下、或者预先指定的多个状态量的状况中的至少I个变化的情况下，状态变化判断部42判断为工厂的状态发生了变化。
[0081]由趋势计算部41求出的状况及状态变化判断部42的判断结果被发送至监视终端装置50而显示(步骤ST4)。操作者M参照监视终端装置50的显示内容，进行工厂状态是否存在变化征兆的最终判断。并且，在最终判断为工厂状态存在变化征兆的情况下，操作者进行了解现状、确定问题点、研究应对方案、执行对策、确认工厂状态的一连串作业。由此，操作者进行应对而使工厂状态不变。在进行上述应对时，操作者将由数据提取部43提取而提供的信息作为参考。
[0082][应用程序服务器的详细说明]
[0083]下面，依次对由应用程序服务器40所具有的趋势计算部41、状态变化判断部42、及数据提取部43进行的处理的详细内容进行说明。
[0084]<趋势计算部41>
[0085]如前所述，趋势计算部41基于时间序列数据Cv求出工业过程中的状态量的变化趋势Dv。具体地说，趋势计算部41考虑数据服务器30中存储的时间序列数据Cv随时间的变化，求出与能够由人可视觉感知的变化趋势相同的变化趋势Dv。这是为了参照表示状态量随时间变化的曲线(趋势图)等而并非状态量的瞬时值，实现基于操作者感觉的判断工厂状态有无变化征兆的监视。
[0086]图4是用于说明本发明的一个实施方式中的状态量的变化趋势的计算方法的图。其中，如图4所示，考虑数据值以很短的周期振荡地变化，并且，变化趋势在t0时刻前后以人可视觉感知的程度较大变化的时间序列数据Cv。趋势计算部41通过进行例如求出时间序列数据Cv的斜率的处理，而求出时间序列数据Cv的变化趋势Dv。
[0087]在求出时间序列数据Cv的变化趋势Dv的期间，在设定了图4中的期间Tl的情况下，求出由图4中的实线所示的变化趋势Dvl。该变化趋势Dvl在t0时刻前后变化较大，是与人可视觉感知的变化趋势相同的变化趋势。与此相对，在设定了比图4中的期间Tl长的期间T2的情况下，求出图4中以虚线表示的变化趋势Dv2。该变化趋势Dv2在t0时刻前后变化趋势没有任何变化，与人可视觉感知的变化趋势完全不同。
[0088]如上所述，在根据时间序列数据Cv的斜率求出时间序列数据Cv的变化趋势Dv的情况下，能够通过调节用于求出斜率的期间长度，而求出与人可视觉感知的变化趋势相同的变化趋势。另外，用于求出斜率的适当的期间长度对应于要测定的状态量的种类等而不同，因此，也可以针对状态量的种类等设定不同的长度。在进行上述设定的情况下，也可以针对各状态量考虑在控制器20中设定的控制参数(PID控制参数)而自动设定期间。
[0089]另外，除了用于求出时间序列数据Cv的斜率的处理以外，通过使用求出区间移动平均的处理、基于最小二乘法求出近似直线的处理、求出标准偏差或分布等的统计处理、或者所述专利第4483111号公报中公开的处理等中的至少一种处理，也能够求出时间序列数据Cv的变化趋势Dv。另外，变化趋势Dv不仅可以根据I个时间序列数据Cv求出，也可以根据多个时间序列数据Cv求出。
[0090]另外，如前所述，趋势计算部41将通过上述处理求出的时间序列数据Cv的变化趋势Dv分类为预先规定的多个状况中的一个。例如,对于表示流体流量的时间序列数据Cv，规定以下6个状况。
[0091]“恒定”:变化趋势Dv大致为零
[0092]“缓慢上升”:变化趋势Dv为较小的正值
[0093]“缓慢下降”:变化趋势Dv为较小的负值
[0094]“快速上升”:变化趋势Dv为较大的正值
[0095]“快速下降”:变化趋势Dv为较大的负值
[0096]“不确定”:非上述任何一种状况
[0097]另外，对于气味、火焰形状、烟雾颜色这些很难数值化的对象，也能够进行以上分类。通过对其进行分类，从而能够将温度、压力、流量等这种容易数值化的状态量，和气味、火焰形状、烟雾颜色等不易数值化的对象一起进行比较对照。另外，以上分类可以针对每一个状态量进行，也可以综合考虑多个状态量进行。
[0098]<状态变化判断部42>
[0099]如前所述，状态变化判断部42对应于由趋势计算部41分类出的状况有无变化而判断工厂的状态有无变化的征兆。例如，状态变化判断部42如图5A至图5C所示，在由趋势计算部41分类出的状况中的至少I个状况变化的情况下、或者预先指定的多个状态量的状况中的至少I个变化的情况下，判断为工厂的状态有变化的征兆。
[0100]图5A至图5C是用于说明本发明的一个实施方式中的工厂状态变化的征兆的判断方法的一个例子的图。在这里，为了便于理解，以工厂中设置的蒸馏塔为例进行说明。该蒸馏塔设有3个温度传感器、3个流量计、I个压力传感器、及用于测定液面位置的I个水平传感器。根据温度传感器的测定结果求出状况Sll至S13，根据流量计的测定结果求出状况S21至S23，根据压力传感器的测定结果求出状况S31，根据水平传感器的测定结果求出状况S41。另外，在图5A至图5C中，以向右箭头代表表示上述“恒定”的状况，以右下箭头代表表示上述“缓慢下降”的状况，以右上箭头代表表示上述“缓慢上升”的状况。
[0101]如图5A所示，假设在初始状态，状况Sll至S13、S21至S23、S31、S41均为表示“恒定”的状况。如图5B所示，在状况Sll至S13、S21至S23、S31、S41中的一个状况S21变化为表示“缓慢下降”的状况的情况下，状态变化判断部42判断为工厂状态(蒸馏塔的状态)有变化的征兆。
[0102]或者，如图5C所示，在预先指定状况Sll至S13、S21至S23、S31、S41中的4个状况Sll、S13、S31、S41为应关注的状况的情况下，状态变化判断部42按照下述方式进行判断。S卩，在这4个状况S11、S13、S31、S41中的I个状况S31变化为表示“缓慢上升”的状况的情况下，状态变化判断部42判断为工厂状态(蒸馏塔的状态)有变化的征兆。
[0103]另外，状态变化判断部42也可以在由趋势计算部41分类出的状况有无变化的基础上，考虑状态量的当前值及工厂的运行状态，对工厂的状态有无变化的征兆进行判断。图6是用于说明本发明的一个实施方式中的工厂状态变化的征兆的判断方法的其他例子的图。另外，在这里，以根据对液面位置进行测定的水平传感器的测定结果求出的状况S41(参照图5A至图5C)为例进行说明。
[0104]如图6所示，对于作为水平传感器的测定对象的液面，设定目标位置、上限位置及下限位置。如图6所示，假设液面位置在由上限位置及下限位置规定的范围内随时间经过而变化。在该情况下，即使在图6中的tl时刻，状况S41从表示“恒定”的状况变化为表示“缓慢上升”的状况，状态变化判断部42也考虑tl时刻的液面位置而判断为工厂状态(蒸馏塔的状态)没有变化的征兆。这是由于在tl时刻之后处于液面位置向目标位置接近的趋势，不需要基于操作者的指示进行改善。
[0105]另外，状况大多会伴随工厂的运行状态的变化而变化。例如，在工厂的运行状态从维持上述蒸馏塔的温度的“稳定模式”设定为使蒸馏塔温度上升的“升温模式”、或使蒸馏塔温度下降的“降温模式”的情况下，根据温度传感器的测定结果求出的状况Sll至S13 (参照图5A至图5C)会变化。在这种情况下，由于不需要基于操作者的指示进行改善，因此，状态变化判断部42考虑工厂的运行状态而判断为工厂状态(蒸馏塔的状态)没有变化的征兆。
[0106]状态变化判断部42在使用多个状态量的状况对工厂状态有无变化征兆进行判断的情况下，使用征兆判断表(表格)进行判断，该征兆判断表规定了与预先指定的多个状态量相关的状况的组合与工厂的状态的关系。图7A至图7C是表示本发明的一个实施方式中的征兆判断表的一个例子的图。
[0107]图7A所示的征兆判断表是表示压力、温度、及水平(液面位置)这些状况的组合与工厂状态的关系的表格。例如，在压力及温度状况为“缓慢上升”而水平状况为“缓慢下降”的情况下，工厂的状态为“有变化征兆”。与此相对，在压力及温度的状况为“缓慢下降”的情况下，工厂的状态为“正常(无变化征兆)”。
[0108]图7B所示的征兆判断表是在图7A所示的征兆判断表中加上当前值后的表格。另外，图7C所示的征兆判断表是在图7A所示的征兆判断表中追加了工厂的运行状态(运行模式)的表格。通过使用这种征兆判断表，能够容易地判断工厂状态有无变化的征兆。这些征兆判断表例如能够在运行中通过操作者对监视终端装置50进行特定的操作(例如按下特定按钮的操作)，而追加(登记)操作者进行操作时的内容。另外，上述征兆判断表有时也使用 HAZOP (Hazard And Operability Study)的结果等生成。
[0109]〈数据提取部43>
[0110]如前所述，数据提取部43在由状态变化判断部42判断为工厂状态有变化征兆的情况下，提取与作为判断基础的状况发生了变化的状态量相关的数据。例如，数据提取部43增加以下例示的条件而提取数据。
[0111].HOZAP 的信息
[0112]?设计信息
[0113].现场仪器10等的诊断信息
[0114].运行状态信息(也包含气象等环境信息)
[0115]?控制状态信息
[0116]?非正常作业及维护信息
[0117]?操作经验规则
[0118]图8A至图SC是用于说明本发明的一个实施方式中的数据提取处理的一个例子的图。另外，在这里，为了便于理解，对于在工厂中设有用于进行过程的上游工序处理的装置P1、用于进行中游工序处理的装置P2、及用于进行下游工序处理的装置P3的情况进行说明。如图8A所示，假设表示装置P2的压力的状况S51从表示“恒定”的状况变化为表示“缓慢上升”的状况，且由状态变化判断部42判断为装置P2的状态有变化征兆。
[0119]如果进行了以上判断，则首先由数据提取部43基于上述设计信息提取与判断为状态有变化征兆的装置P2、位于装置P2的上游工序的装置Pl及位于下游工序的装置P3相关的数据。这时，基于上述维护信息，除了维护中的现场仪器10相关的数据以外而进行提取处理。通过上述处理，例如，提取图8B中由标记标号Rl的虚线所示的范围的数据。
[0120]然后，数据提取部43基于上述控制状态信息，将控制偏差较大的数据及控制量变化较多的数据提取至过去数小时左右之前。与此同时，数据提取部43基于上述运行状态信息，将装置P1、P2、P3产生警报的位置及手动操作较多的数据提取至过去数小时左右之前。通过上述处理，图8B中的范围Rl内的数据缩减为例如图SC中的范围R2内的数据。并且，最终数据提取部43基于作业履历，将图SC中的范围R2内的与装置P1、P2、P3相关的日志信息提取至过去数小时左右之前。另外，以上说明的数据提取方法仅是一个例子，在工厂状态发生了变化的情况下，可以使用可提取有助于操作者进行应对的信息的任意提取方法。
[0121][监视终端装置的详细说明]
[0122]下面，对于监视终端装置50的显示内容详细地进行说明。图9A至图9D是表示本发明的一个实施方式中的监视终端装置的显示内容的一个例子的图。如图9A所示，在监视终端装置50上显示窗口 Wl (以下称为“俯瞰窗口 W1”)，在该显示窗口 Wl中将由应用程序服务器40的趋势计算部41分类出的状况与工厂中设置的装置的外观一起以图形显示的。[0123]在图9A所示的例子中，在俯瞰窗口 Wl上显示的状况，对应于其种类而如下显示(参照图9B)。另外，为了图中的标记方便，在图9A至图9D中以白箭头和黑箭头显不箭头，但也可以对应于状况而以不同颜色显示箭头。
[0124]“恒定”:向右的白箭头
[0125]“缓慢上升”:右上白箭头
[0126]“缓慢下降”:右下白箭头
[0127]“快速上升”:右上黑箭头(斜率比“缓慢上升”的情况大)
[0128]“快速下降”:右下黑箭头(斜率比“缓慢下降”的情况大)
[0129]在以数值显示状态量的变化趋势Dv的情况下，操作者需要具体研究数值大小而识别变化趋势Dv。与此相对，在以图形箭头显示状态量的状况的情况下，操作者能够根据箭头的方向和颜色直观识别变化趋势Dv。因此，操作者只要看一眼图9A中所示的俯瞰窗口W1，就能够在短时间内容易地掌握各状态量的状况。另外，通过将各状态量的状况与工厂中设置的装置外观一起以图形显示，从而能够容易地掌握各状态量的关联性。
[0130]在图9B所示的状况的显示例中，对于以箭头斜率的大小表现状况的种类的情况进行了说明。但是，也可以取代图9B所示的显示例，使用图9C或图9D中所示的显示例。在图9C所示的状况的显示例中，由箭头斜率的大小表现状况的种类，并且，由虚线箭头的长度表现求出变化趋势Dv的时间间隔(At)。另外，在图9D所示的状况的显示例中，以箭头斜率的大小表现状况的种类，并且，以测定范围内的箭头位置表现状态量的当前值。另外，也可以针对每个状况种类以不同颜色进行显示，从而使操作者能够容易地对状况进行识别，或者，也可以将表示“恒定”的状况设为不显示。
[0131]图1OA及图1OB是表示本发明的一个实施方式中的监视终端装置的显示内容的其他例子的图。如图1OA所示，能够在监视终端装置50上显示窗口 W2 (以下称为“设备俯瞰窗口 W2”)，该窗口 W2以设备为单位而显示在工厂中设置的每个装置的状况。另外，如图1OB所示，能够在监视终端装置50上显示窗口 W3 (以下称为“工厂俯瞰窗口 W3”)，该窗口 W3以工厂整体为单位显示在工厂中设置的每个设备的状态。
[0132]工厂的监视除了以工厂中设置的各个装置为单位进行的情况以外，有时以在工厂中设置的多个装置组成的设备为单位进行，或者以工厂整体为单位进行。因此，监视终端装置50能够进行图1OA所示的设备俯瞰窗口 W2及图1OB所示的工厂俯瞰窗口 W3的显示。
[0133]在图1OA所示的设备俯瞰窗口 W2中，按照工序顺序显示某个设备上设有的多个装置，并且显示各装置的状况。因此，操作者只要看一眼设备俯瞰窗口 W2，就能够在短时间内容易地掌握设备上设有的多个装置的状况及各装置间的关联性。在图1OB所示的工厂俯瞰窗口 W3中，显示工厂中设有的多个设备的状态。因此，操作者只要看一眼工厂俯瞰窗口 W3，就能够在短时间内容易地掌握工厂的整体状况。
[0134]另外，监视终端装置50能够显示由应用程序服务器40的数据提取部43提取出的数据。图1lA及图1lB是表示本发明的一个实施方式中的提取数据的显示例的图。图1lA中示出的窗口 Wll是显示可得到与状况发生了变化的状态量相关的数据的位置的窗口。图1lB所示的窗口 W12是显示表示与状况发生了变化的状态量相关的数据随时间变化的曲线(趋势图)的窗口。
[0135]在显示例如图9A所示的俯瞰窗口 Wl的状态下，在俯瞰窗口 Wl内显示的状况发生了变化的情况下，弹出显示图1lA所示的窗口 Wll及图1lB所示的窗口 W12。另外，在由应用程序服务器40的数据提取部43提取出数据的情况下，在监视终端装置50上显示的内容，不限定于窗口 W11、W12上显示的内容，也可以是加工流程图或表示应对方法的信息等。
[0136]另外，也可以将上述窗口 W11、W12等的显示内容集中显示在I个窗口中。图12是表示本发明的一个实施方式中的提取数据的其他显示例的图。在图12中示出的窗口 W20中显示区域R11、区域R12、区域R13、及区域R14，其中，区域Rll显示图1lA中示出的窗口Wll的内容，区域R12显示图1lB示出的窗口 W12的内容，区域R13显示针对工厂整体的警报的内容，区域R14显示针对各单元(例如设备)的警报的内容。图12中示出的窗口 W20因为将通过应用程序服务器40提取的数据集中显示在I个窗口 W20中，因此操作者能够容易地掌握工厂状态发生了变化的情况下进行应对所需的信息。
[0137]或者，也可以在监视终端装置50的显示画面(显示器)的局部设置用于显示提取数据(或者用于显示提取数据的图标)的显示区域，显示由应用程序服务器40的数据提取部43提取的提取数据等。图13A及图13B是表示本发明的一个实施方式中的提取数据的其他显示例的图。如图13A及图13B所示，例如在监视终端装置50的显示画面51的右端部显示用于显示提取数据等的显示区域R20。该显示区域R20在每当从应用程序服务器40发送来提取数据时自动出现。
[0138]在图13A的例子中，将用于显示图11A、图1lB中示出的窗口 W11、W12等的图标Al至A3显示在显示区域R20中。如果由操作者进行了确定图标Al至A3中的某I个的操作，则在显示画面51上显示图1lA示出的窗口 Wll或图1lB示出的窗口 W12。另外，在图13B所示的例子中，将提取数据的内容缩小显示(缩略图显示)在显示区域51中。另外，在操作者进行了将缩小显示在显示区域51中的提取数据确定的操作的情况下，也可以将确定的提取数据放大显示在窗口中。
[0139]如上所述，在本实施方式中，在应用程序服务器40中求出工业过程中的状态量的变化趋势Dv并分类为状况，并且，对应于分类出的状况有无变化而判断工厂状态有无变化的征兆，并将由应用程序服务器40分类的状况及上述判断结果显示在监视终端装置50上。因此，即使从工厂得到的信息多样化及增加，也能够实现操作者的负担减轻，并且实现高精度及高效率的过程控制。
[0140]另外，在判断为工厂状态有变化征兆的情况下，将通过应用程序服务器40提取的数据(与状况发生了变化的状态量相关的数据)显示在监视终端装置50上。因此，在工厂状态变化的情况下，操作者能够基于监视终端装置50的显示内容进行适当的应对，由此也能够实现高精度及高效率的过程控制。
[0141]以上对于本发明的一个实施方式所涉及的过程监视系统、装置及方法进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在本发明的范围内能够自由地进行变更。例如，在上述实施方式中，对于箭头显示各状态量的状况的例子进行了说明，但如图14所示，也可以将多个状态量的状况显示为雷达图。
[0142]图14是表示本发明的一个实施方式中的状况的其他显示例的图。如图14所示，将多个状态量(在图14所示的例子中为6个状态量)分别分配给雷达图的多个轴AXl至AX6，对于各状态量，将作为基准的状况(例如表示“恒定”的状况)分配为各个轴AXl至AX6的中点。由此，例如，如果6个状态量的状况全部为“恒定”，则显示图14所示的正六边形的雷达图Cl。即使6个状态量的状况中有I个从“恒定”变化，也会显示例如图14中所示的歪斜形状的雷达图C2，因此能够在短时间内容易地掌握状况的变化。
[0143]另外，在上述实施方式中，对于根据时间序列数据Cv仅计算变化趋势Dv的例子进行了说明，但也可以求出变化趋势Dv的进一步的变化趋势Pv。其中，与根据时间序列数据Cv求出变化趋势Dv的情况同样地，考虑变化趋势Dv的随时间变化，求出与人可视觉感知的变化趋势相同的变化趋势Pv。通过求出该变化趋势Pv，能够容易地进行例如以恒定比例使流量或温度上升时的监视。
[0144]另外，在上述实施方式中，对于图9A所示的、在监视终端装置50上显示的俯瞰窗口 Wl显示在工厂中设置的装置的外观及分类出的状况的情况进行了说明。但是，对于控制值也可以求出变化趋势并分类为状况，将状态量的状况与控制值的状况组合而显示在俯瞰窗口 Wl中。在进行上述显示的情况下，优选以彼此不同的颜色显示状态量的状况和控制值的状态。
[0145]另外，在上述实施方式中，对于数据服务器30、应用程序服务器40、及监视终端装置50与控制网络N2连接的例子进行了说明，但也可以使它们与现场网路NI连接。另外，在上述实施方式中，对于数据服务器30、应用程序服务器40、及监视终端装置50分别作为不同的装置实现的例子进行了说明，但也可以将其中的至少2个作为I个装置实现。例如，数据服务器30和应用程序服务器40作为I个装置实现，或者，也可以将数据服务器30、应用程序服务器40、及监视终端装置50全部作为I个装置实现。
[0146]根据本发明的实施方式，基于从各个现场仪器输出的时间序列数据求出状态量的变化趋势并分类为状况，对应于分类出的状况中的至少I个状况有无变化而判断工厂的状态有无变化的征兆，并通知该判断结果。因此，即使从工厂得到的信息多样化及增加，也具有实现操作者的负担减轻、并可提供有助于实现高精度及高效率的过程控制的信息的效果O
[0147]在本说明书中，表示“前、后、上、下、左、右、垂直、水平、纵、横、行及列”等方向的词语，是对本发明的实施方式所涉及的装置中的上述方向而言。因此，本说明书中上述词语应在本发明的装置中相对地进行解释。
[0148]“构成”这一词语用于表示包含为了实现功能而构成的硬件及程序化的软件在内的设备的结构、要素、部分。
[0149]此外，在权利要求中，使用“方法+功能”表现的词语应包含能够用于执行本发明中包含的功能的全部构造。
[0150]“部” 一词用于记载为了执行希望的功能而构成/程序化的硬件及软件的元件、零件或部件。作为该硬件的典型例子包含有设备及电路，但并不限定于此。
[0151]以上对于本发明优选的实施方式进行了说明、例证，但这些不过是发明的例示，而不应认为是限定，在不脱离本发明范围的范围内可进行追加、删除、置换及其他变更。即，本发明并不由所述实施方式限定，而是由下述的权利要求的范围限定。
【权利要求】
1.一种过程监视系统，其具有: 多个现场仪器，其对在工厂中实现的工业过程中的状态量进行测定； 趋势计算部，其基于从所述多个现场仪器分别输出的时间序列数据，分别求出所述状态量的变化趋势，将所述状态量的变化趋势分别分类为预先规定的多个状况中的I个； 判断部，其对应于由所述趋势计算部分类出的状况中的至少I个状况有无变化，判断所述工厂的状态有无变化的征兆；以及 通知部，其通知所述状态变化判断部的判断结果。
2.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 所述状态变化判断部在与所述状态量中的预先指定的多个状态量相关的状况的至少I个变化的情况下，判断所述工厂的状态有变化的征兆。
3.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 所述状态变化判断部在所述状况有无变化的基础上，考虑所述状态量的当前值及所述工厂的运行状态中的至少一个，判断所述工厂的状态有无变化的征兆。
4.根据权利要求2所述的过程监视系统，其中， 所述状态变化判断部使用表格判断所述工厂的状态有无变化的征兆，该表格规定了与所述预先指定的多个状态量相关的状况的组合和所述工厂的状态之间的关系。
5.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 所述通知部具有显示装置 ，该显示装置在所述状态变化判断部的判断结果的基础上，显示由所述趋势计算部分类出的所述状况。
6.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 还具有数据提取部，其在通过所述状态变化判断部判断为所述工厂的状态有变化的征兆的情况下，提取与作为判断基础的状况发生了变化的状态量相关的数据。
7.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 所述趋势计算部通过求出分别从所述多个现场仪器输出的时间序列数据的斜率，而分别求出所述状态量的变化趋势。
8.根据权利要求7所述的过程监视系统，其中， 求出所述时间序列数据的斜率的期间长度，对应于所述状态量的种类而不同。
9.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 所述趋势计算部通过使用求出区间移动平均的处理、基于最小二乘法求出近似直线的处理、求出标准偏差或分布的统计处理中的至少一种处理，而分别求出所述状态量的变化趋势。
10.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 所述状态量表示气味、火焰形状、烟雾颜色中的至少I种特性。
11.根据权利要求6所述的过程监视系统，其中， 所述数据提取部提取与位于测定到所述状况发生了变化的状态量的现场仪器的至少上游工序及下游工序的装置相关的数据。
12.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 所述趋势计算部，作为所述多个状况而分类为以下3个状况中的某I个: 表示所述状态量的变化趋势恒定的第I状况；表示所述状态量的变化趋势处于上升趋势的第2状况；以及 表示所述状态量的变化趋势处于下降趋势的第3状况。
13.根据权利要求5所述的过程监视系统，其中， 所述显示装置将由所述趋势计算部分类出的所述状况、和在所述工厂中设置的装置的外观相关联而进行显示。
14.根据权利要求5所述的过程监视系统，其中， 所述显示装置以箭头斜率的大小表现所述状况的种类。
15.根据权利要求14所述的过程监视系统，其中， 所述显示装置以所述箭头的长度表现求出所述变化趋势的时间间隔。
16.根据权利要求14所述的过程监视系统，其中， 所述显示装置以测定范围内的所述箭头的位置表现所述状态量的当前值。
17.根据权利要求5所述的过程监视系统，其中， 所述显示装置以雷达图显示由所述趋势计算部分类出的所述状况。
18.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 所述趋势计算部基于从所述多个现场仪器分别输出的时间序列数据，分别求出所述状态量的变化趋势的进一步的变化趋势。
19.一种过程监视装置，其具有: 趋势计算部，其基于分别从多个现场仪器输出的时间序列数据，分别求出状态量的变化趋势，将所述状态量的变化趋势分别分类为预先规定的多个状况中的I个，所述现场仪器对在工厂中实现的工业过程中的所述状态量进行测定；以及 判断部，其对应于由所述趋势计算部分类出的状况中的至少I个状况有无变化，判断所述工厂的状态有无变化的征兆。
20.一种过程监视方法，其中， 对分别从多个现场仪器输出的时间序列数据进行收集，该现场仪器对在工厂中实现的工业过程中的状态量进行测定； 基于收集到的所述时间序列数据分别求出所述状态量的变化趋势，将所述状态量的变化趋势分别分类为预先规定的多个状况中的I个； 对应于分类出的所述状况中的至少I个状况有无变化，判断所述工厂的状态有无变化的征兆；以及 通知所述工厂的状态有无变化的征兆的判断结果。
【文档编号】G05B19/418GK103454991SQ201310206504
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月29日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】小林贤志, 高桥公一, 田中美穗子 申请人:横河电机株式会社
【专利摘要】本发明涉及一种过程监视系统，其具有多个现场仪器，该现场仪器对在工厂中实现的工业过程中的状态量进行测定；趋势计算部，其基于分别从多个现场仪器输出的时间序列数据，分别求出状态量的变化趋势，将状态量的变化趋势分别分类为预先规定的多个状况中的1个；判断部，其对应于由趋势计算部分类出的状况中的至少1个状况有无变化，判断工厂的状态有无变化的征兆；以及通知部，其通知状态变化判断部的判断结果。
【专利说明】过程监视系统、装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及过程监视系统、装置及方法。
[0002]本申请基于2012年5月31日申请的日本国专利申请第2012 — 123948号并主张其优先权，并将其内容引用在本申请中。
【背景技术】
[0003]以下对专利、专利申请、专利公报、科学文献等进行引用即可清楚，但为了更充分地对本发明的现有技术进行说明，将其内容引用在此处。
[0004]目前，在车间或工厂等中，构建有用于对工业过程中的各种状态量(例如压力、温度、流量等)进行监视的过程监视系统。基于该过程监视系统的监视结果实现高级的自动作业。该过程监视系统大致由被称为field仪器的现场仪器(测定仪、操作器)、对这些现场仪器进行控制的控制器、对状态量进行监视的过程监视装置构成。
[0005]上述过程监视装置对通过控制器获取的现场仪器的测定结果(表示各种状态量的信息)进行收集。并且，过程监视装置显示由I个或多个现场仪器测得的状态量的当前值、或由表示特定现场仪器测得的状态量随时间变化的曲线(趋势图)。另外，过程监视装置显示状态量的当前值或趋势图及关于状态量的阈值(上限阈值或下限阈值)。并且，在状态量超过阈值时，过程监视装置发出警报而通知异常。
[0006]专利第4483111号公报、特开平I 一 287419号公报公开了一种对过程进行监视的现有的过程监视装置。具体地说，专利第4483111号公报公开了一种过程监视装置，该过程监视装置通过进行时间序列的过程数据的统计处理，从而对工厂的缓慢状态变化的趋势进行监视。另外，特开平I 一 287419号公报公开了一种对温度、压力、流量等过程变量的变化趋势(增加趋势、减小趋势、振荡趋势等)进行判定，并显示其判定结果的过程监视装置。
[0007]近年来，上述现场仪器实现了数字化及智能化，能够从现场仪器大量收集多种信息。如果能够大量收集上述多种信息，则进行过程控制时所必需的信息增加，因此，与现有技术相比能够实现高精度且高效率的过程控制。但是，如果收集的信息多样化且增加，则工厂操作者应监视的对象增加，并且，应监视的范围也扩大，而增加操作者的负担。
[0008]另外，为了实现高精度且高效率的过程控制，需要尽快掌握状态量的微小变化而进行应对。而且，为了在工厂等中提高综合生产效率，仅将过程工序的一部分控制为最佳状态是不够的，还需要进行考虑该工序的上游工序及下游工序的状态而进行控制这种高级控制。目前，操作者参照状态量的当前值或趋势图对工厂的状态进行判断。因此，如果不是足够熟练的操作者会漏掉状态量的微妙变化，很难实现高效率的过程。
[0009]如果使用上述专利第4483111号公报、特开平I 一 287419号公报中公开的技术，能够对熟练度不高的操作者进行一定程度的辅助。但是，工厂处于何种状态的最终判断仍需要操作者进行。因此，要实现高效率的过程，还是需要具有高熟练度的操作者。此外，在可从现场仪器得到的信息多样化及增加的状况下，高熟练度的操作者的负担增加，现有的监视方法已接近极限。
【发明内容】
[0010]本发明提供一种过程监视系统、装置及方法，即使从工厂得到的信息多样化及增力口，其也能够实现操作者的负担减轻，并且能够提供有助于实现高精度及高效率的过程控制的信息。
[0011]本发明的第I方式的过程监视系统具有:多个现场仪器，其对在工厂中实现的工业过程中的状态量进行测定；趋势计算部，其基于从所述多个现场仪器分别输出的时间序列数据，分别求出所述状态量的变化趋势，将所述状态量的变化趋势分别分类为预先规定的多个状况中的I个；判断部，其对应于由所述趋势计算部分类出的状况中的至少I个状况有无变化，判断所述工厂的状态有无变化的征兆；以及通知部，其通知所述状态变化判断部的判断结果。
[0012]根据本发明的第I方式，基于从各个现场仪器输出的时间序列数据求出状态量的变化趋势，并分类为状态，并且，对应于分类出的状态中的至少I个状态有无变化，判断工厂的状态有无变化的征兆，并通知该判断结果。
[0013]在本发明的第I方式中，在与所述状态量中的预先指定的多个状态量相关的状况中的至少I个发生变化的情况下，所述状态变化判断部也可以判断为所述工厂的状态有变化的征兆。
[0014]所述状态变化判断部也可以在所述状态有无变化的基础上，考虑所述状态量的当前值及所述工厂的运行状态中的至少一方，判断所述工厂的状态有无变化的征兆。
[0015]所述状态变化判断部也可以使用表格判断所述工厂的状态有无变化的征兆，该表格规定了与所述预先指定的多个状态量相关的状况的组合和所述工厂的状态之间的关系。
[0016]所述通知部也可以具有显示装置，该显示装置在所述状态变化判断部的判断结果的基础上，显示由所述趋势计算部分类出的所述状况。
[0017]还可以具有数据提取部，其在由所述状态变化判断部判断为所述工厂的状态有变化的征兆的情况下，提取与作为判断基础的状况发生了变化的状态量相关的数据。
[0018]所述趋势计算部也可以通过求出分别从所述多个现场仪器输出的时间序列数据的斜率，分别求出所述状态量的变化趋势。
[0019]求出所述时间序列数据的斜率的时间长度也可以对应于所述状态量的种类而不同。
[0020]所述趋势计算部也可以通过使用求出区间移动平均的处理、基于最小二乘法求出近似直线的处理、求出标准偏差或分布的统计处理中的至少一种，而分别求出所述状态量的变化趋势。
[0021]所述状态量也可以表示气味、火焰形状、烟雾颜色中的至少I种特性。
[0022]所述数据提取部也可以提取与位于现场仪器的至少上游工序及下游工序的装置相关的数据，其中，该现场仪器是测定到所述状态发生了变化的状态量的现场仪器。
[0023]所述趋势计算部，作为所述多个状态也可以分成第I状态、第2状态、及第3状态中的任一种状态，其中，第I状态表示所述状态量的变化趋势恒定，第2状态表示所述状态量的变化趋势处于上升趋势，第3状态表示所述状态量的变化趋势处于下降趋势。
[0024]所述显示装置也可以将由所述趋势计算部分类出的所述状态与设置在所述工厂中的装置的外观相关联而进行显示。
[0025]所述显示装置也可以以箭头斜率的大小表现所述状况的种类。
[0026]所述显示装置也可以以所述箭头的长度表现求出了所述变化趋势的时间间隔。
[0027]所述显示装置也可以以测定范围内的所述箭头的位置表现所述状态量的当前值。
[0028]所述显示装置也可以以雷达图显示由所述趋势计算部分类出的所述状况。
[0029]所述趋势计算部基于从所述多个现场仪器分别输出的时间序列数据，分别求出所述状态量的变化趋势的进一步的变化趋势。
[0030]本发明的第2方式是一种过程监视装置，其具有:趋势计算部，其基于分别从多个现场仪器输出的时间序列数据，分别求出状态量的变化趋势，将所述状态量的变化趋势分别分类为预先规定的多个状况中的I个，所述现场仪器对在工厂中实现的工业过程中的所述状态量进行测定；以及判断部，其对应于由所述趋势计算部分类出的状况中的至少I个状况有无变化，判断所述工厂的状态有无变化的征兆。
[0031]本发明的第3方式是一种过程监视方法，对分别从多个现场仪器输出的时间序列数据进行收集，该现场仪器对在工厂中实现的工业过程中的状态量进行测定；基于收集到的所述时间序列数据分别求出所述状态量的变化趋势，将所述状态量的变化趋势分别分类为预先规定的多个状况中的I个；对应于分类出的所述状况中的至少I个状况有无变化，判断所述工厂的状态有无变化的征兆；以及通知所述工厂的状态有无变化的征兆的判断结果O
【专利附图】
【附图说明】
[0032]图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的过程监视系统的整体结构的框图。
[0033]图2是用于说明本发明的一个实施方式所涉及的过程监视系统的动作概要的图。
[0034]图3是表示本发明的一个实施方式所涉及的过程监视方法的流程图。
[0035]图4是用于说明本发明的一个实施方式中的状态量的变化趋势的计算方法的图。
[0036]图5A是用于说明本发明的一个实施方式中的工厂状态变化的征兆的判断方法的一个例子的第I图。
[0037]图5B是用于说明本发明的一个实施方式中的工厂状态变化的征兆的判断方法的一个例子的第2图。
[0038]图5C是用于说明本发明的一个实施方式中的工厂状态变化的征兆的判断方法的一个例子的第3图。
[0039]图6是用于说明本发明的一个实施方式中的工厂状态变化的征兆的判断方法的其他例子的图。
[0040]图7A是用于说明本发明的一个实施方式中的征兆判断表的一个例子的第I图。
[0041]图7B是用于说明本发明的一个实施方式中的征兆判断表的一个例子的第2图。
[0042]图7C是用于说明本发明的一个实施方式中的征兆判断表的一个例子的第3图。
[0043]图8A是用于说明本发明的一个实施方式中的数据提取处理的一个例子的第I图。
[0044]图SB是用于说明本发明的一个实施方式中的数据提取处理的一个例子的第2图。
[0045]图SC是用于说明本发明的一个实施方式中的数据提取处理的一个例子的第3图。
[0046]图9A是表示本发明的一个实施方式中的监视终端装置的显示内容的一个例子的第I图。
[0047]图9B是表示本发明的一个实施方式中的监视终端装置的显示内容的一个例子的第2图。
[0048]图9C是表示本发明的一个实施方式中的监视终端装置的显示内容的一个例子的第3图。
[0049]图9D是表示本发明的一个实施方式中的监视终端装置的显示内容的一个例子的第4图。
[0050]图1OA是表示本发明的一个实施方式中的监视终端装置的显示内容的其他例子的第I图。
[0051]图1OB是表示本发明的一个实施方式中的监视终端装置的显示内容的其他例子的第2图。
[0052]图1lA是表示本发明的一个实施方式中的提取数据的显示例的第I图。
[0053]图1lB是表示本发明的一个实施方式中的提取数据的显示例的第2图。
[0054]图12是表示本发明的一个实施方式中的提取数据的其他显示例的图。
[0055]图13A是表示本发明的一个实施方式中的提取数据的其他显示例的第I图。
[0056]图13B是表示本发明的一个实施方式中的提取数据的其他显示例的第2图。
[0057]图14是表示本发明的一个实施方式中的状况的其他显示例的图。
【具体实施方式】
[0058]下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。本发明的实施方式的以下说明，仅是对由随附的权利要求规定的发明及其等价内容具体进行说明，并不以对权利要求进行限定为目的，这一点基于本公开内容对于本领域技术人员是清楚的。
[0059][系统的整体结构]
[0060]图1是表示本发明的一个实施方式所涉及的过程监视系统I的整体结构的框图。如图1所示，本实施方式的过程监视系统I具有现场仪器10、控制器20、数据服务器30、应用程序服务器40、及监视终端装置50 (通知单元、显示装置)。过程监视系统I对在工厂中(图示省略)实现的工业过程进行监视。
[0061]现场仪器10及控制器20与现场网络NI连接。控制器20、数据服务器30、应用程序服务器40、及监视终端装置50与控制网络N2连接。现场网络NI例如是在工厂现场铺设的有线网络。控制网络N2例如是将工厂现场与监视室之间连接的有线网络。另外，这些现场网络NI及控制网络N2也可以是无线网络。
[0062]现场仪器10例如是流量计或温度传感器等传感器设备、流量控制阀或开闭阀等阀设备、风扇或电动机等致动器设备、及其他设置在工厂现场的仪器。另外，在图1中，为了便于理解而图示出传感器设备11和阀设备12，其中，传感器设备11用于测定工厂中设置的现场仪器10中的流体流量，阀设备12用于对流体的流量进行控制(操作)。
[0063]上述现场仪器10在控制器20的控制下进行与现场仪器10所具有的功能相对应的动作。例如，传感器设备11将进行流体流量测定得到的测定数据经由现场网络NI发送至控制器20。另外，阀设备12在控制器20的控制下，通过对流体通过的阀的开度进行调节而对流体流量进行操作。[0064]控制器20经由现场网络NI对现场仪器10进行控制，并且，将通过现场仪器10的控制得到的各种数据经由控制网络N2发送至数据服务器30。例如，控制器20对传感器设备11进行控制而获取表示流体流量的测定数据，并且，对应于所获取的测定数据对阀设备12进行控制，对阀的开度进行调节。另外，将基于从传感器设备11获取的测定数据及针对阀设备12的控制数据的数据发送至数据服务器30。而且，在有来自监视终端装置50的指示的情况下，控制器20按照该指示进行现场仪器10的控制等。
[0065]从控制器20发送至数据服务器30的数据，是基于从上述传感器11获取的测定数据或针对阀设备12的控制数据的任意数据。例如，从控制器20发送至数据服务器30的数据是下述(I)至(3 )所示的数据。
[0066](I)依次从传感器设备11得到的测定数据
[0067](2)依次向阀设备12输出的控制数据
[0068](3)根据从至少I个传感器设备得到的多个测定数据和至少向I个阀设备输出的多个控制数据中的至少I个数据而运算后的数据
[0069]数据服务器30具有例如由大容量硬盘等实现的数据存储部31。数据服务器30是将可由过程监视系统I得到的各种数据存储在数据存储部31中、并且按照要求提供数据存储部31中存储的数据的服务器装置。例如，数据服务器30按照时间序列的顺序将从控制器20依次发送的数据(上述(I)至(3)例示的数据)存储在数据存储部31中。
[0070]应用程序服务器40具有趋势计算部41、状态变化判断部42及数据提取部43。应用程序服务器40是使用存储在数据服务器30中的各种数据而提供有助于操作者进行过程监视的信息的服务器装置。具体地说，应用程序服务器40提供表示工业过程中的状态量(例如流体的流量)的变化趋势的信息、表示工厂状态有无变化征兆的信息、以及在工厂状态有变化的情况下的应对所需的信息等。
[0071]趋势计算部41基于存储在数据服务器30中的时间序列数据(例如上述(I)至(3)所示的数据)，求出上述工业过程中的状态量的变化趋势。并且，趋势计算部41将求出的状态量的变化趋势分别分类为预先规定的多个状况中的I个状况。之所以将状态量的变化趋势分类为状况，是为了操作者容易掌握状态量的变化趋势、以及更准确地掌握工厂状态而容易由状态变化判断部42进行判断(工厂状态有无变化征兆的判断)。
[0072]状态变化判断部42根据由趋势计算部41分类出的状况有无变化等，判断工厂状态有无变化的征兆。例如，状态变化判断部42在通过趋势计算部41分类出的状况中的至少I个状况变化的情况下、或者在预先指定的多个状态量的状况中的至少一个变化的情况下，判断为工厂状态有变化的征兆。
[0073]数据提取部43在由状态变化判断部42判断为工厂状态有变化征兆的情况下，提取与作为判断基础的状况发生了变化的状态量相关的数据。在工厂状态有变化征兆的情况下，操作者需要进行处理以使得工厂状态不变。具体地说，操作者需要进行了解现状、确定问题点、研究应对方案、执行对策、确认工厂状态的一连串作业。优选能够向操作者直接提示上述应对方案，但目前很难实现。因此，通过提取与状况发生了变化的状态量相关的数据，从而提供工厂状态发生变化的情况下的应对所需的信息。
[0074]另外，关于由上述趋势计算部41、状态变化判断部42及数据提取部43进行的处理的详细内容，如后所述。[0075]监视终端装置50例如通过计算机实现，是由操作者操作而用于过程监视的终端装置。该监视终端装置50显示由数据服务器30、应用程序服务器40提供的各种信息，并且，对于控制器20或应用程序服务器40进行与操作者的操作相对应的指示。另外，在由应用程序服务器40判断为工厂状态有变化征兆的情况下，监视终端装置50通过警报等通知该情况。作为警报，可以列举引起操作者注意的显示(例如高亮显示)、声音、振动等。另外，对于在监视终端装置50上显示的具体内容如后所述。
[0076][系统的动作]
[0077]下面，对于上述结构中的过程监视系统I的动作进行说明。图2是用于说明本发明的一个实施方式所涉及的过程监视系统的动作概要的图。另外，图3是表示本发明的一个实施方式所涉及的过程监视方法的流程图。如上述图2、图3所示，首先对在工厂中实现的工业过程中的状态量进行测定。并且，基于该测定结果等的数据(从所述传感器设备11获取的测定数据或基于针对阀设备12的控制数据的数据)作为时间序列数据Cv而存储在数据服务器30中(步骤ST1)。
[0078]例如，上述状态量(例如流体的流量)由现场仪器10 (例如传感器设备11)测定，通过控制器20依次收集表示该测定结果的测定数据。另外，从控制器20向其他现场仪器10(例如阀设备12)输出控制数据。并且，根据由控制器20收集的测定数据和从控制器20输出的控制数据运算得到的数据被发送至数据服务器30，作为时间序列数据Cv而存储在数据存储部31中。
[0079]然后，基于存储在数据服务器30中的时间序列数据Cv，求出上述工业过程中的状态量的变化趋势Dv，并且，将求出的变化趋势Dv分类为预先规定的多个状况中的I个状况(步骤ST2)。具体地说，按照应用程序服务器40的要求，读取数据服务器30的数据存储部31中存储的时间序列数据Cv。并且，在趋势计算部41中求出上述变化趋势Dv，并且，分类为与求出的变化趋势Dv的值相对应的状况。
[0080]如果上述处理结束，则应用程序服务器40的状态变化判断部42对于工厂状态有无变化的征兆进行判断(步骤ST3)。例如，在通过趋势计算部41分类得到的状况中的至少I个状况变化的情况下、或者预先指定的多个状态量的状况中的至少I个变化的情况下，状态变化判断部42判断为工厂的状态发生了变化。
[0081]由趋势计算部41求出的状况及状态变化判断部42的判断结果被发送至监视终端装置50而显示(步骤ST4)。操作者M参照监视终端装置50的显示内容，进行工厂状态是否存在变化征兆的最终判断。并且，在最终判断为工厂状态存在变化征兆的情况下，操作者进行了解现状、确定问题点、研究应对方案、执行对策、确认工厂状态的一连串作业。由此，操作者进行应对而使工厂状态不变。在进行上述应对时，操作者将由数据提取部43提取而提供的信息作为参考。
[0082][应用程序服务器的详细说明]
[0083]下面，依次对由应用程序服务器40所具有的趋势计算部41、状态变化判断部42、及数据提取部43进行的处理的详细内容进行说明。
[0084]<趋势计算部41>
[0085]如前所述，趋势计算部41基于时间序列数据Cv求出工业过程中的状态量的变化趋势Dv。具体地说，趋势计算部41考虑数据服务器30中存储的时间序列数据Cv随时间的变化，求出与能够由人可视觉感知的变化趋势相同的变化趋势Dv。这是为了参照表示状态量随时间变化的曲线(趋势图)等而并非状态量的瞬时值，实现基于操作者感觉的判断工厂状态有无变化征兆的监视。
[0086]图4是用于说明本发明的一个实施方式中的状态量的变化趋势的计算方法的图。其中，如图4所示，考虑数据值以很短的周期振荡地变化，并且，变化趋势在t0时刻前后以人可视觉感知的程度较大变化的时间序列数据Cv。趋势计算部41通过进行例如求出时间序列数据Cv的斜率的处理，而求出时间序列数据Cv的变化趋势Dv。
[0087]在求出时间序列数据Cv的变化趋势Dv的期间，在设定了图4中的期间Tl的情况下，求出由图4中的实线所示的变化趋势Dvl。该变化趋势Dvl在t0时刻前后变化较大，是与人可视觉感知的变化趋势相同的变化趋势。与此相对，在设定了比图4中的期间Tl长的期间T2的情况下，求出图4中以虚线表示的变化趋势Dv2。该变化趋势Dv2在t0时刻前后变化趋势没有任何变化，与人可视觉感知的变化趋势完全不同。
[0088]如上所述，在根据时间序列数据Cv的斜率求出时间序列数据Cv的变化趋势Dv的情况下，能够通过调节用于求出斜率的期间长度，而求出与人可视觉感知的变化趋势相同的变化趋势。另外，用于求出斜率的适当的期间长度对应于要测定的状态量的种类等而不同，因此，也可以针对状态量的种类等设定不同的长度。在进行上述设定的情况下，也可以针对各状态量考虑在控制器20中设定的控制参数(PID控制参数)而自动设定期间。
[0089]另外，除了用于求出时间序列数据Cv的斜率的处理以外，通过使用求出区间移动平均的处理、基于最小二乘法求出近似直线的处理、求出标准偏差或分布等的统计处理、或者所述专利第4483111号公报中公开的处理等中的至少一种处理，也能够求出时间序列数据Cv的变化趋势Dv。另外，变化趋势Dv不仅可以根据I个时间序列数据Cv求出，也可以根据多个时间序列数据Cv求出。
[0090]另外，如前所述，趋势计算部41将通过上述处理求出的时间序列数据Cv的变化趋势Dv分类为预先规定的多个状况中的一个。例如,对于表示流体流量的时间序列数据Cv，规定以下6个状况。
[0091]“恒定”:变化趋势Dv大致为零
[0092]“缓慢上升”:变化趋势Dv为较小的正值
[0093]“缓慢下降”:变化趋势Dv为较小的负值
[0094]“快速上升”:变化趋势Dv为较大的正值
[0095]“快速下降”:变化趋势Dv为较大的负值
[0096]“不确定”:非上述任何一种状况
[0097]另外，对于气味、火焰形状、烟雾颜色这些很难数值化的对象，也能够进行以上分类。通过对其进行分类，从而能够将温度、压力、流量等这种容易数值化的状态量，和气味、火焰形状、烟雾颜色等不易数值化的对象一起进行比较对照。另外，以上分类可以针对每一个状态量进行，也可以综合考虑多个状态量进行。
[0098]<状态变化判断部42>
[0099]如前所述，状态变化判断部42对应于由趋势计算部41分类出的状况有无变化而判断工厂的状态有无变化的征兆。例如，状态变化判断部42如图5A至图5C所示，在由趋势计算部41分类出的状况中的至少I个状况变化的情况下、或者预先指定的多个状态量的状况中的至少I个变化的情况下，判断为工厂的状态有变化的征兆。
[0100]图5A至图5C是用于说明本发明的一个实施方式中的工厂状态变化的征兆的判断方法的一个例子的图。在这里，为了便于理解，以工厂中设置的蒸馏塔为例进行说明。该蒸馏塔设有3个温度传感器、3个流量计、I个压力传感器、及用于测定液面位置的I个水平传感器。根据温度传感器的测定结果求出状况Sll至S13，根据流量计的测定结果求出状况S21至S23，根据压力传感器的测定结果求出状况S31，根据水平传感器的测定结果求出状况S41。另外，在图5A至图5C中，以向右箭头代表表示上述“恒定”的状况，以右下箭头代表表示上述“缓慢下降”的状况，以右上箭头代表表示上述“缓慢上升”的状况。
[0101]如图5A所示，假设在初始状态，状况Sll至S13、S21至S23、S31、S41均为表示“恒定”的状况。如图5B所示，在状况Sll至S13、S21至S23、S31、S41中的一个状况S21变化为表示“缓慢下降”的状况的情况下，状态变化判断部42判断为工厂状态(蒸馏塔的状态)有变化的征兆。
[0102]或者，如图5C所示，在预先指定状况Sll至S13、S21至S23、S31、S41中的4个状况Sll、S13、S31、S41为应关注的状况的情况下，状态变化判断部42按照下述方式进行判断。S卩，在这4个状况S11、S13、S31、S41中的I个状况S31变化为表示“缓慢上升”的状况的情况下，状态变化判断部42判断为工厂状态(蒸馏塔的状态)有变化的征兆。
[0103]另外，状态变化判断部42也可以在由趋势计算部41分类出的状况有无变化的基础上，考虑状态量的当前值及工厂的运行状态，对工厂的状态有无变化的征兆进行判断。图6是用于说明本发明的一个实施方式中的工厂状态变化的征兆的判断方法的其他例子的图。另外，在这里，以根据对液面位置进行测定的水平传感器的测定结果求出的状况S41(参照图5A至图5C)为例进行说明。
[0104]如图6所示，对于作为水平传感器的测定对象的液面，设定目标位置、上限位置及下限位置。如图6所示，假设液面位置在由上限位置及下限位置规定的范围内随时间经过而变化。在该情况下，即使在图6中的tl时刻，状况S41从表示“恒定”的状况变化为表示“缓慢上升”的状况，状态变化判断部42也考虑tl时刻的液面位置而判断为工厂状态(蒸馏塔的状态)没有变化的征兆。这是由于在tl时刻之后处于液面位置向目标位置接近的趋势，不需要基于操作者的指示进行改善。
[0105]另外，状况大多会伴随工厂的运行状态的变化而变化。例如，在工厂的运行状态从维持上述蒸馏塔的温度的“稳定模式”设定为使蒸馏塔温度上升的“升温模式”、或使蒸馏塔温度下降的“降温模式”的情况下，根据温度传感器的测定结果求出的状况Sll至S13 (参照图5A至图5C)会变化。在这种情况下，由于不需要基于操作者的指示进行改善，因此，状态变化判断部42考虑工厂的运行状态而判断为工厂状态(蒸馏塔的状态)没有变化的征兆。
[0106]状态变化判断部42在使用多个状态量的状况对工厂状态有无变化征兆进行判断的情况下，使用征兆判断表(表格)进行判断，该征兆判断表规定了与预先指定的多个状态量相关的状况的组合与工厂的状态的关系。图7A至图7C是表示本发明的一个实施方式中的征兆判断表的一个例子的图。
[0107]图7A所示的征兆判断表是表示压力、温度、及水平(液面位置)这些状况的组合与工厂状态的关系的表格。例如，在压力及温度状况为“缓慢上升”而水平状况为“缓慢下降”的情况下，工厂的状态为“有变化征兆”。与此相对，在压力及温度的状况为“缓慢下降”的情况下，工厂的状态为“正常(无变化征兆)”。
[0108]图7B所示的征兆判断表是在图7A所示的征兆判断表中加上当前值后的表格。另外，图7C所示的征兆判断表是在图7A所示的征兆判断表中追加了工厂的运行状态(运行模式)的表格。通过使用这种征兆判断表，能够容易地判断工厂状态有无变化的征兆。这些征兆判断表例如能够在运行中通过操作者对监视终端装置50进行特定的操作(例如按下特定按钮的操作)，而追加(登记)操作者进行操作时的内容。另外，上述征兆判断表有时也使用 HAZOP (Hazard And Operability Study)的结果等生成。
[0109]〈数据提取部43>
[0110]如前所述，数据提取部43在由状态变化判断部42判断为工厂状态有变化征兆的情况下，提取与作为判断基础的状况发生了变化的状态量相关的数据。例如，数据提取部43增加以下例示的条件而提取数据。
[0111].HOZAP 的信息
[0112]?设计信息
[0113].现场仪器10等的诊断信息
[0114].运行状态信息(也包含气象等环境信息)
[0115]?控制状态信息
[0116]?非正常作业及维护信息
[0117]?操作经验规则
[0118]图8A至图SC是用于说明本发明的一个实施方式中的数据提取处理的一个例子的图。另外，在这里，为了便于理解，对于在工厂中设有用于进行过程的上游工序处理的装置P1、用于进行中游工序处理的装置P2、及用于进行下游工序处理的装置P3的情况进行说明。如图8A所示，假设表示装置P2的压力的状况S51从表示“恒定”的状况变化为表示“缓慢上升”的状况，且由状态变化判断部42判断为装置P2的状态有变化征兆。
[0119]如果进行了以上判断，则首先由数据提取部43基于上述设计信息提取与判断为状态有变化征兆的装置P2、位于装置P2的上游工序的装置Pl及位于下游工序的装置P3相关的数据。这时，基于上述维护信息，除了维护中的现场仪器10相关的数据以外而进行提取处理。通过上述处理，例如，提取图8B中由标记标号Rl的虚线所示的范围的数据。
[0120]然后，数据提取部43基于上述控制状态信息，将控制偏差较大的数据及控制量变化较多的数据提取至过去数小时左右之前。与此同时，数据提取部43基于上述运行状态信息，将装置P1、P2、P3产生警报的位置及手动操作较多的数据提取至过去数小时左右之前。通过上述处理，图8B中的范围Rl内的数据缩减为例如图SC中的范围R2内的数据。并且，最终数据提取部43基于作业履历，将图SC中的范围R2内的与装置P1、P2、P3相关的日志信息提取至过去数小时左右之前。另外，以上说明的数据提取方法仅是一个例子，在工厂状态发生了变化的情况下，可以使用可提取有助于操作者进行应对的信息的任意提取方法。
[0121][监视终端装置的详细说明]
[0122]下面，对于监视终端装置50的显示内容详细地进行说明。图9A至图9D是表示本发明的一个实施方式中的监视终端装置的显示内容的一个例子的图。如图9A所示，在监视终端装置50上显示窗口 Wl (以下称为“俯瞰窗口 W1”)，在该显示窗口 Wl中将由应用程序服务器40的趋势计算部41分类出的状况与工厂中设置的装置的外观一起以图形显示的。[0123]在图9A所示的例子中，在俯瞰窗口 Wl上显示的状况，对应于其种类而如下显示(参照图9B)。另外，为了图中的标记方便，在图9A至图9D中以白箭头和黑箭头显不箭头，但也可以对应于状况而以不同颜色显示箭头。
[0124]“恒定”:向右的白箭头
[0125]“缓慢上升”:右上白箭头
[0126]“缓慢下降”:右下白箭头
[0127]“快速上升”:右上黑箭头(斜率比“缓慢上升”的情况大)
[0128]“快速下降”:右下黑箭头(斜率比“缓慢下降”的情况大)
[0129]在以数值显示状态量的变化趋势Dv的情况下，操作者需要具体研究数值大小而识别变化趋势Dv。与此相对，在以图形箭头显示状态量的状况的情况下，操作者能够根据箭头的方向和颜色直观识别变化趋势Dv。因此，操作者只要看一眼图9A中所示的俯瞰窗口W1，就能够在短时间内容易地掌握各状态量的状况。另外，通过将各状态量的状况与工厂中设置的装置外观一起以图形显示，从而能够容易地掌握各状态量的关联性。
[0130]在图9B所示的状况的显示例中，对于以箭头斜率的大小表现状况的种类的情况进行了说明。但是，也可以取代图9B所示的显示例，使用图9C或图9D中所示的显示例。在图9C所示的状况的显示例中，由箭头斜率的大小表现状况的种类，并且，由虚线箭头的长度表现求出变化趋势Dv的时间间隔(At)。另外，在图9D所示的状况的显示例中，以箭头斜率的大小表现状况的种类，并且，以测定范围内的箭头位置表现状态量的当前值。另外，也可以针对每个状况种类以不同颜色进行显示，从而使操作者能够容易地对状况进行识别，或者，也可以将表示“恒定”的状况设为不显示。
[0131]图1OA及图1OB是表示本发明的一个实施方式中的监视终端装置的显示内容的其他例子的图。如图1OA所示，能够在监视终端装置50上显示窗口 W2 (以下称为“设备俯瞰窗口 W2”)，该窗口 W2以设备为单位而显示在工厂中设置的每个装置的状况。另外，如图1OB所示，能够在监视终端装置50上显示窗口 W3 (以下称为“工厂俯瞰窗口 W3”)，该窗口 W3以工厂整体为单位显示在工厂中设置的每个设备的状态。
[0132]工厂的监视除了以工厂中设置的各个装置为单位进行的情况以外，有时以在工厂中设置的多个装置组成的设备为单位进行，或者以工厂整体为单位进行。因此，监视终端装置50能够进行图1OA所示的设备俯瞰窗口 W2及图1OB所示的工厂俯瞰窗口 W3的显示。
[0133]在图1OA所示的设备俯瞰窗口 W2中，按照工序顺序显示某个设备上设有的多个装置，并且显示各装置的状况。因此，操作者只要看一眼设备俯瞰窗口 W2，就能够在短时间内容易地掌握设备上设有的多个装置的状况及各装置间的关联性。在图1OB所示的工厂俯瞰窗口 W3中，显示工厂中设有的多个设备的状态。因此，操作者只要看一眼工厂俯瞰窗口 W3，就能够在短时间内容易地掌握工厂的整体状况。
[0134]另外，监视终端装置50能够显示由应用程序服务器40的数据提取部43提取出的数据。图1lA及图1lB是表示本发明的一个实施方式中的提取数据的显示例的图。图1lA中示出的窗口 Wll是显示可得到与状况发生了变化的状态量相关的数据的位置的窗口。图1lB所示的窗口 W12是显示表示与状况发生了变化的状态量相关的数据随时间变化的曲线(趋势图)的窗口。
[0135]在显示例如图9A所示的俯瞰窗口 Wl的状态下，在俯瞰窗口 Wl内显示的状况发生了变化的情况下，弹出显示图1lA所示的窗口 Wll及图1lB所示的窗口 W12。另外，在由应用程序服务器40的数据提取部43提取出数据的情况下，在监视终端装置50上显示的内容，不限定于窗口 W11、W12上显示的内容，也可以是加工流程图或表示应对方法的信息等。
[0136]另外，也可以将上述窗口 W11、W12等的显示内容集中显示在I个窗口中。图12是表示本发明的一个实施方式中的提取数据的其他显示例的图。在图12中示出的窗口 W20中显示区域R11、区域R12、区域R13、及区域R14，其中，区域Rll显示图1lA中示出的窗口Wll的内容，区域R12显示图1lB示出的窗口 W12的内容，区域R13显示针对工厂整体的警报的内容，区域R14显示针对各单元(例如设备)的警报的内容。图12中示出的窗口 W20因为将通过应用程序服务器40提取的数据集中显示在I个窗口 W20中，因此操作者能够容易地掌握工厂状态发生了变化的情况下进行应对所需的信息。
[0137]或者，也可以在监视终端装置50的显示画面(显示器)的局部设置用于显示提取数据(或者用于显示提取数据的图标)的显示区域，显示由应用程序服务器40的数据提取部43提取的提取数据等。图13A及图13B是表示本发明的一个实施方式中的提取数据的其他显示例的图。如图13A及图13B所示，例如在监视终端装置50的显示画面51的右端部显示用于显示提取数据等的显示区域R20。该显示区域R20在每当从应用程序服务器40发送来提取数据时自动出现。
[0138]在图13A的例子中，将用于显示图11A、图1lB中示出的窗口 W11、W12等的图标Al至A3显示在显示区域R20中。如果由操作者进行了确定图标Al至A3中的某I个的操作，则在显示画面51上显示图1lA示出的窗口 Wll或图1lB示出的窗口 W12。另外，在图13B所示的例子中，将提取数据的内容缩小显示(缩略图显示)在显示区域51中。另外，在操作者进行了将缩小显示在显示区域51中的提取数据确定的操作的情况下，也可以将确定的提取数据放大显示在窗口中。
[0139]如上所述，在本实施方式中，在应用程序服务器40中求出工业过程中的状态量的变化趋势Dv并分类为状况，并且，对应于分类出的状况有无变化而判断工厂状态有无变化的征兆，并将由应用程序服务器40分类的状况及上述判断结果显示在监视终端装置50上。因此，即使从工厂得到的信息多样化及增加，也能够实现操作者的负担减轻，并且实现高精度及高效率的过程控制。
[0140]另外，在判断为工厂状态有变化征兆的情况下，将通过应用程序服务器40提取的数据(与状况发生了变化的状态量相关的数据)显示在监视终端装置50上。因此，在工厂状态变化的情况下，操作者能够基于监视终端装置50的显示内容进行适当的应对，由此也能够实现高精度及高效率的过程控制。
[0141]以上对于本发明的一个实施方式所涉及的过程监视系统、装置及方法进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在本发明的范围内能够自由地进行变更。例如，在上述实施方式中，对于箭头显示各状态量的状况的例子进行了说明，但如图14所示，也可以将多个状态量的状况显示为雷达图。
[0142]图14是表示本发明的一个实施方式中的状况的其他显示例的图。如图14所示，将多个状态量(在图14所示的例子中为6个状态量)分别分配给雷达图的多个轴AXl至AX6，对于各状态量，将作为基准的状况(例如表示“恒定”的状况)分配为各个轴AXl至AX6的中点。由此，例如，如果6个状态量的状况全部为“恒定”，则显示图14所示的正六边形的雷达图Cl。即使6个状态量的状况中有I个从“恒定”变化，也会显示例如图14中所示的歪斜形状的雷达图C2，因此能够在短时间内容易地掌握状况的变化。
[0143]另外，在上述实施方式中，对于根据时间序列数据Cv仅计算变化趋势Dv的例子进行了说明，但也可以求出变化趋势Dv的进一步的变化趋势Pv。其中，与根据时间序列数据Cv求出变化趋势Dv的情况同样地，考虑变化趋势Dv的随时间变化，求出与人可视觉感知的变化趋势相同的变化趋势Pv。通过求出该变化趋势Pv，能够容易地进行例如以恒定比例使流量或温度上升时的监视。
[0144]另外，在上述实施方式中，对于图9A所示的、在监视终端装置50上显示的俯瞰窗口 Wl显示在工厂中设置的装置的外观及分类出的状况的情况进行了说明。但是，对于控制值也可以求出变化趋势并分类为状况，将状态量的状况与控制值的状况组合而显示在俯瞰窗口 Wl中。在进行上述显示的情况下，优选以彼此不同的颜色显示状态量的状况和控制值的状态。
[0145]另外，在上述实施方式中，对于数据服务器30、应用程序服务器40、及监视终端装置50与控制网络N2连接的例子进行了说明，但也可以使它们与现场网路NI连接。另外，在上述实施方式中，对于数据服务器30、应用程序服务器40、及监视终端装置50分别作为不同的装置实现的例子进行了说明，但也可以将其中的至少2个作为I个装置实现。例如，数据服务器30和应用程序服务器40作为I个装置实现，或者，也可以将数据服务器30、应用程序服务器40、及监视终端装置50全部作为I个装置实现。
[0146]根据本发明的实施方式，基于从各个现场仪器输出的时间序列数据求出状态量的变化趋势并分类为状况，对应于分类出的状况中的至少I个状况有无变化而判断工厂的状态有无变化的征兆，并通知该判断结果。因此，即使从工厂得到的信息多样化及增加，也具有实现操作者的负担减轻、并可提供有助于实现高精度及高效率的过程控制的信息的效果O
[0147]在本说明书中，表示“前、后、上、下、左、右、垂直、水平、纵、横、行及列”等方向的词语，是对本发明的实施方式所涉及的装置中的上述方向而言。因此，本说明书中上述词语应在本发明的装置中相对地进行解释。
[0148]“构成”这一词语用于表示包含为了实现功能而构成的硬件及程序化的软件在内的设备的结构、要素、部分。
[0149]此外，在权利要求中，使用“方法+功能”表现的词语应包含能够用于执行本发明中包含的功能的全部构造。
[0150]“部” 一词用于记载为了执行希望的功能而构成/程序化的硬件及软件的元件、零件或部件。作为该硬件的典型例子包含有设备及电路，但并不限定于此。
[0151]以上对于本发明优选的实施方式进行了说明、例证，但这些不过是发明的例示，而不应认为是限定，在不脱离本发明范围的范围内可进行追加、删除、置换及其他变更。即，本发明并不由所述实施方式限定，而是由下述的权利要求的范围限定。
【权利要求】
1.一种过程监视系统，其具有: 多个现场仪器，其对在工厂中实现的工业过程中的状态量进行测定； 趋势计算部，其基于从所述多个现场仪器分别输出的时间序列数据，分别求出所述状态量的变化趋势，将所述状态量的变化趋势分别分类为预先规定的多个状况中的I个； 判断部，其对应于由所述趋势计算部分类出的状况中的至少I个状况有无变化，判断所述工厂的状态有无变化的征兆；以及 通知部，其通知所述状态变化判断部的判断结果。
2.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 所述状态变化判断部在与所述状态量中的预先指定的多个状态量相关的状况的至少I个变化的情况下，判断所述工厂的状态有变化的征兆。
3.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 所述状态变化判断部在所述状况有无变化的基础上，考虑所述状态量的当前值及所述工厂的运行状态中的至少一个，判断所述工厂的状态有无变化的征兆。
4.根据权利要求2所述的过程监视系统，其中， 所述状态变化判断部使用表格判断所述工厂的状态有无变化的征兆，该表格规定了与所述预先指定的多个状态量相关的状况的组合和所述工厂的状态之间的关系。
5.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 所述通知部具有显示装置 ，该显示装置在所述状态变化判断部的判断结果的基础上，显示由所述趋势计算部分类出的所述状况。
6.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 还具有数据提取部，其在通过所述状态变化判断部判断为所述工厂的状态有变化的征兆的情况下，提取与作为判断基础的状况发生了变化的状态量相关的数据。
7.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 所述趋势计算部通过求出分别从所述多个现场仪器输出的时间序列数据的斜率，而分别求出所述状态量的变化趋势。
8.根据权利要求7所述的过程监视系统，其中， 求出所述时间序列数据的斜率的期间长度，对应于所述状态量的种类而不同。
9.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 所述趋势计算部通过使用求出区间移动平均的处理、基于最小二乘法求出近似直线的处理、求出标准偏差或分布的统计处理中的至少一种处理，而分别求出所述状态量的变化趋势。
10.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 所述状态量表示气味、火焰形状、烟雾颜色中的至少I种特性。
11.根据权利要求6所述的过程监视系统，其中， 所述数据提取部提取与位于测定到所述状况发生了变化的状态量的现场仪器的至少上游工序及下游工序的装置相关的数据。
12.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 所述趋势计算部，作为所述多个状况而分类为以下3个状况中的某I个: 表示所述状态量的变化趋势恒定的第I状况；表示所述状态量的变化趋势处于上升趋势的第2状况；以及 表示所述状态量的变化趋势处于下降趋势的第3状况。
13.根据权利要求5所述的过程监视系统，其中， 所述显示装置将由所述趋势计算部分类出的所述状况、和在所述工厂中设置的装置的外观相关联而进行显示。
14.根据权利要求5所述的过程监视系统，其中， 所述显示装置以箭头斜率的大小表现所述状况的种类。
15.根据权利要求14所述的过程监视系统，其中， 所述显示装置以所述箭头的长度表现求出所述变化趋势的时间间隔。
16.根据权利要求14所述的过程监视系统，其中， 所述显示装置以测定范围内的所述箭头的位置表现所述状态量的当前值。
17.根据权利要求5所述的过程监视系统，其中， 所述显示装置以雷达图显示由所述趋势计算部分类出的所述状况。
18.根据权利要求1所述的过程监视系统，其中， 所述趋势计算部基于从所述多个现场仪器分别输出的时间序列数据，分别求出所述状态量的变化趋势的进一步的变化趋势。
19.一种过程监视装置，其具有: 趋势计算部，其基于分别从多个现场仪器输出的时间序列数据，分别求出状态量的变化趋势，将所述状态量的变化趋势分别分类为预先规定的多个状况中的I个，所述现场仪器对在工厂中实现的工业过程中的所述状态量进行测定；以及 判断部，其对应于由所述趋势计算部分类出的状况中的至少I个状况有无变化，判断所述工厂的状态有无变化的征兆。
20.一种过程监视方法，其中， 对分别从多个现场仪器输出的时间序列数据进行收集，该现场仪器对在工厂中实现的工业过程中的状态量进行测定； 基于收集到的所述时间序列数据分别求出所述状态量的变化趋势，将所述状态量的变化趋势分别分类为预先规定的多个状况中的I个； 对应于分类出的所述状况中的至少I个状况有无变化，判断所述工厂的状态有无变化的征兆；以及 通知所述工厂的状态有无变化的征兆的判断结果。
【文档编号】G05B19/418GK103454991SQ201310206504
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年5月29日 优先权日:2012年5月31日
【发明者】小林贤志, 高桥公一, 田中美穗子 申请人:横河电机株式会社
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