制御システムの制御装置及びエレベータシステム
【課題】制御システムを構成する制御機器に異常が発生する前に異常が発生しそうである異常予兆を検出して制御機器を含む制御システムのトラブルを回避する制御システムの制御装置を提供する。
【解決手段】制御システムが正常なときの正常制御信号と実際の制御信号とを評価する評価手段と、評価手段によって正常制御信号と実際の制御信号の間に所定の関連度があるとその制御信号に関係する制御機器が異常要因或いは故障要因を含んでいると判定する判定手段とを備えるようにした。これによって、異常の予兆を検出することが可能となる。
【解決手段】制御システムが正常なときの正常制御信号と実際の制御信号とを評価する評価手段と、評価手段によって正常制御信号と実際の制御信号の間に所定の関連度があるとその制御信号に関係する制御機器が異常要因或いは故障要因を含んでいると判定する判定手段とを備えるようにした。これによって、異常の予兆を検出することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建築物に備えられるエレベータシステム、発電プラントシステム、上下水道システム等に代表されるような制御システムに使用される制御装置に係り、特に制御システムの異常や故障が生じる前にこれらを診断する予兆診断機能を備えた制御システムの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
制御システムに使用される制御機器（例えば、電動機、流量制御弁等の作動量調節機構）を保護して安全であるように維持する、いわゆる制御機器の保全のために制御機器の故障や異常（以下、異常という。）を検知する技術の開発が推進されている。
【０００３】
例えば、動作情報検出センサの動作情報に基づいて作動量調節機構を駆動・制御して制御システムを動作させる制御装置において、従来の異常検知方法は制御機器の駆動・制御の結果において生じる制御システムの動作情報から制御システムを診断するものが多く提案されている。
【０００４】
また、制御機器の設計値や初期状態等の正常に動作していると思われる状態時の駆動・制御の結果において生じる動作情報を記憶しておき、現在の駆動・制御の結果において生じる動作情報と比較することで異常を検出する方法も提案されている。
【０００５】
このような、異常検知方法の代表的な例として、特開平６−１５５６号公報（特許文献１）、特開平６−１６７５９１号公報（特許文献２）、特開平９−６４３２号公報（特許文献３）及び特開２００３−９５５６１号公報（特許文献４）等が知られている。
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、エレベータにおいて制御機器の動作情報を収集して予め記憶しておいた過去の動作情報と比較することで異常動作を検出しているものである。
【０００７】
特許文献２に記載の技術は、原子力プラントの正常時の各種センサのセンサ情報を予め記憶装置に記憶しておき、診断したいセンサ情報と比較することで原子力プラントの異常を検出しているものである。
【０００８】
特許文献３に記載の技術は、加工機の実際の位置情報または速度情報を内部モデルによる内部状態の計算値と比較することで異常を検出しているものである。
【０００９】
特許文献４に記載の技術は、エレベータドアのリモート診断に関するもので、調整前後のドア開閉パターン電圧およびドア開閉電流のデータを比較して異常を検出しているものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平６−１５５６号公報
【特許文献２】特開平６−１６７５９１号公報
【特許文献３】特開平９−６４３２号公報
【特許文献４】特開２００３−９５５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１では、エレベータの実際の動作情報と予め記憶しておいた過去の動作情報と比較することで異常動作を検出しているため、動作情報に異常が現われるまでは異常を検知できなくなり、正常動作している間は異常が進行していても検出することができない。
【００１２】
また、特許文献２では、原子力プラントが正常な時のセンサ情報と診断したいセンサ情報と比較してプラントの異常を検出しているため、異常検知の精度や確度がセンサの種類、数に依存するので高精度な動作情報を収集しようとするとデータ収集の処理負荷やデータ量が膨大な量になる虞がある。
【００１３】
また、特許文献３では、実際の位置情報または速度情報とモデルによる内部状態の計算値とを比較することで異常を検出知するため、内部状態モデルを構築できて内部状態を測定できるものしか適用できず汎用性に乏しい。
【００１４】
特許文献４では、調整前後のドア開閉パターン電圧およびドア開閉電流のデータを比較して異常を検知しているが、実際のドアの動きの変化を比較しているためドアの動きに現れない異常は検知できない。
【００１５】
上記で説明した種々の異常検知方法を総括すると、作動量調節機構の動作に異常が発生しなければ異常等を検出することができず、異常前に異常の進行度合いを検知することは難しいという課題があった。
【００１６】
つまり、動作情報センサの動作情報に基づいて作動量調節機構を駆動・制御しているため、制御の流れとしては動作情報に応じて所定の演算手法で求められた制御量（作動量）でそのまま作動量調節機構を駆動・動作させていることになる。言い換えると、動作情報に含まれる作動量調節機構等の制御機器の異常要因（実際にはまだ異常として発現しない）の予兆を吸収してしまうことになる。
【００１７】
そのため、動作情報に異常があると診断されるまでは作動量調節機構は正常なものとして動作するので、いざ異常が発生すると最悪の場合では制御システムが緊急停止してしまうという恐れがあった。
【００１８】
したがって、異常発生前に異常が発生しそうであること、いわゆる異常予兆を検出できれば実際の異常発生によって制御機器、しいては制御システムが停止してしまうという重大なトラブルを回避できるため保全技術として大変有効である。
【００１９】
本発明の目的は、制御システムを構成する制御機器に異常が発生する前に異常が発生しそうである異常予兆を検出して制御機器を含む制御システムのトラブルを回避する制御システムの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の特徴は、制御システムの動作情報等を検出するセンサの出力に基づいて制御システムの制御機器の作動量を演算して制御機器に制御信号として出力する制御システムの制御装置において、制御システムが正常なときの正常制御信号と実際の制御信号との関連性を評価する評価手段と、評価手段によって正常制御信号と実際の制御信号の間に所定の関連度があるとその制御信号に関係する制御機器が異常要因或いは故障要因を含んでいると判定する判定手段とを備えた制御システムの制御装置、にある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、制御システムが正常に動作していても、制御システムに異常が発生しそうだという予兆を検出すことができるので、制御システムの緊急停止といったトラブルが発生する前に異常を事前に把握できるようになって制御システムの稼働安定性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例（実施例１）になるプラントシステムのブロック図である。
【図２】図１に示す制御信号収集装置のブロック図である。
【図３】図１に示す異常予兆検出装置のブロック図である。
【図４】本発明の他の実施例（実施例２）になるプラントシステムのブロック図である。
【図５】図４に示す比較信号記憶装置のブロック図である。
【図６】本発明の他の実施例（実施例３）になるプラントシステムのブロック図である。
【図７】図６に示す異常予兆検出装置のブロック図である。
【図８】本発明の他の実施例（実施例４）になるエレベータシステムのブロック図である。
【図９】図８に示すエレベータシステムの具体的な診断フローチャート図である。
【図１０】図８に示すエレベータシステムであるエレベータの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の複数の実施例を図面に従い説明するが、第１の実施例は制御システムの一つであるプラントシステムの概略を示している。
【実施例１】
【００２４】
図１は異常予兆診断機能を有するプラントシステムのブロック図であり、プラントシステムは概ね制御信号生成装置１１と、この制御信号生成装置１１の制御信号によってプラントを運行、或いは稼動（以下、稼動という）するプラント機器１２と、プラントの環境及びプラントの稼動の結果によって生じるプラントの動作状況を検出するセンサ群１３とから構成されている。
【００２５】
制御信号生成装置１１は入出力部、記憶部、演算部等からなる計算機から構成されており、プラント機器１２を稼動させるための制御信号Ｓｇ１１を計算して出力する機能を備えている。
【００２６】
この制御信号Ｓｇ１１はプラントの環境情報や稼動状態によって変動する動作情報をセンサ群１３によって検出して制御信号生成装置１１に入力することによって求められるものである。センサ群１３は具体的には、温度、速度、重量、位置、濃度等に代表されるような環境パラメータやプラントを稼動した時の内部状態パラメータを検出しており、これらをまとめて動作情報と定義する。
【００２７】
制御信号Ｓｇ１１は制御信号生成装置１１によってセンサ郡１３から得られた動作情報をそのプラントを稼動させるための所定の演算を実行して生成されており、具体的にはフィードフォワード演算やフィードバック演算等の手法によって制御信号Ｓｇ１１が生成されている。
【００２８】
制御信号生成装置１１によって求められた実際の制御信号Ｓｇ１１はプラント機器１２に送られるが、プラント機器１２はプラントを稼動するための物理的な作動量を調節するための機器であり、具体的には電動機や流量制御弁等の調節機構である。したがって、制御信号Ｓｇ１１はこれらの調節機構を作動させるための作動量を表しており、具体的には電流、電圧の大きさやパルスの時間的長さによって調節機構の作動量を制御し、これによって調節機構を駆動している。
【００２９】
そして、これらの制御信号生成装置１１とプラント機器１２及びセンサ群１３とから構成されたプラントシステムはその目的に沿って稼動されるものである。
【００３０】
ところで、この種のプラントシステムでは冒頭で説明したように異常状態を早期に検知してプラントシステムの緊急停止といった重大なトラブルを事前に回避することが重要である。
【００３１】
このためには異常が発生した後ではなく、異常が発生する前に異常が発生しそうだといったことを事前に検知できればシステムを正常に維持する上で大きなメリットになる。
【００３２】
以下、この点について詳細に説明すると、図１においてプラントシステムは制御信号収集装置１４と、異常検出装置１５と、異常指示装置１６とを新たに備えている。
【００３３】
制御信号収集装置１４と異常検出装置１５には制御信号生成装置１１からの制御信号Ｓｇ１１が入力されるように構成されており、制御信号収集装置１４の出力と制御信号Ｓｇ１１が異常検出装置１５で比較されて、少なくともその制御信号に関係した制御機器の異常予兆状態が判断される。この判断によって異常が発生しそうだと判断されると異常指示装置１６によってこの状態は作業員等のオペレータに報知される。
【００３４】
制御信号収集装置１４は図２に示すように制御信号データベース２１、カウンタ２２及び正常制御信号生成部２３より構成されており、制御信号Ｓｇ１１は制御信号データベース２１及びカウンタ２２に入力されている。
【００３５】
制御信号収集装置１４の機能は正常な状態の時の正常制御信号Ｓｇ１４を生成することであり、このため、本実施例ではプラント機器１２の初期状態の制御信号を制御信号データベース２１に記憶するようになっている。
【００３６】
制御信号データベース２１は制御信号生成装置１１からの制御信号Ｓｇ１１が到来する毎に所定のアドレスに順番に記憶される。このとき、カウンタ２２は制御信号Ｓｇ１１が到来する毎にカウントアップされ、予め定めた閾値回数まで制御信号データベース２１に制御信号Ｓｇ１１が記憶されると、この閾値以上の制御信号Ｓｇ１１の記憶を停止する。
【００３７】
つまり、カウンタ２２は制御信号Ｓｇ１１の入力の到来を検出しており、入力回数をカウントして制御データベース２１への記憶の許可／不許可トリガーを出力するものである。カウントした入力回数が予め決められた所定の閾値回数以下の場合は記憶を許可する許可トリガーを制御信号データベース２１に送り、閾値回数以上の場合は記憶を許可しない不許可トリガーを制御信号データベース２１に送って記憶の管理を行っている。
【００３８】
これによって、制御機器の初期状態(システムの通常稼動前の正常状態)は終了して正常状態の制御信号を採取できたと判断している。この初期状態は、例えばプラントシステム据え付け後の試験稼動や、正規稼動の初期の状態の制御信号を使用することで十分である。
【００３９】
制御信号データベース２１は制御信号Ｓｇ１１とカウンタ２２の許可／不許可トリガーを入力とし、記憶を許可する許可トリガーがある場合は制御信号Ｓｇ１１を所定アドレスに記憶し、一方、記憶を許可しない不許可トリガーがある場合は制御信号Ｓｇ１１を記憶しないものである。したがって、許可トリガーがある間は制御信号データベース２１に制御信号Ｓｇ１１が順次記憶されて蓄積されていくものである。
【００４０】
ここで、制御信号Ｓｇ１１は作動調節機構の種類に応じて使い分けることができるものであり、電動機であれば電動機の制御信号（例えば、電流値や電圧値等）を用い、流量調節弁等であれば電磁弁の制御信号（例えば、通電時間等）を用いれば良いものである。単独の制御信号Ｓｇ１１で制御システムの異常予兆を検出できれば良いが、単独の制御信号Ｓｇ１１で異常予兆が検出できない場合は複数の作動調整機構の制御信号Ｓｇ１１を用いて異常予兆を検出することもできる。
【００４１】
この蓄積された制御信号Ｓｇ１１は所定のタイミングで正常制御新号生成部２３に送られ、正常制御新号生成部２３は所定の演算手法で正常制御信号Ｓｇ１４を生成する。この所定の演算手法で得られる正常制御信号Ｓｇ１４としては、例えば蓄積された複数の制御信号を加算して平均化した平均値や、複数の制御信号の中心値を用いることができるが、これ以外にも種々の演算方法で求めることは可能である。要は、正常制御信号として用いられれば良いものである。
正常制御信号生成部２３は前述の所定のタイミングでその都度正常制御信号Ｓｇ１４を演算してもよいが、一度演算した正常制御信号Ｓｇ１４を記憶素子に記憶しておき、後述の異常予兆検出装置１５の比較タイミングで読み出して異常予兆検出装置１５で使用することも可能である。
【００４２】
次に、正常制御信号生成部１４で得られた正常制御信号Ｓｇ１４は異常予兆検出装置１５に送られ、この異常予兆検出装置１５に入力されてくる制御信号Ｓｇ１１とその関連度が評価されて異常が発生しそうな予兆があるかどうかが判断される。
【００４３】
異常予兆検出装置１５は図３に示すように、比較手段３１と判定手段３２とから構成されており、比較手段３１は制御信号Ｓｇ１１と正常制御信号Ｓｇ１４の大小関係や相関関係等から両信号の関連度（相違）を評価する機能を有するもので評価手段としての機能を有し、更に判定手段３２はこの評価に基づいて異常の予兆度合いを判定する機能を有している。
【００４４】
比較手段３１には制御信号生成装置１１が出力した制御信号Sｇ１１と制御信号収集装置１４が出力した正常制御信号Ｓｇ１４が入力され、ここで制御信号Sｇ１１と正常制御信号Ｓｇ１４の比較、或いは評価が行われ、その評価値が求められる。
【００４５】
この場合の評価値としては、ｎ次元ベクトル間の距離を計算するユークリッド距離やハミング距離などを用いた類似度や、主成分分析のような信号間の相関係数から得られるが、これ以外にも制御システムに合わせて適切に評価方法を選択して実行すればよいものである。
【００４６】
比較手段３１で得られた評価値は次段の判定手段３２に送られ、この判定手段３２によって異常が発生しそうかどうかを判定し、異常が発生しそうである予兆が得られると異常予兆信号Ｓｇ１５を出力する。つまり、少なくとも対象とする制御信号に関係する制御機器に異常要因、或いは故障要因を含んでいると判断するものである。
【００４７】
この判定手段３２は例えば、入力された評価値に対して予め決められた判定閾値と比較して評価値が判定閾値より大きいか、あるいは小さいかによって異常が発生しそうであるかどうかを判定している。もちろん、この閾判定値を複数個準備しておき、各判定閾値に対してランク付けを行って、例えばランクが高いほど（１）異常発生が逼迫している、（２）異常発生が近いうちにおこる、（３）異常発生まで余裕がある等の意味付けを行って異常予兆を実行することができる。
【００４８】
異常予兆信号Ｓｇ１５は異常予兆報知装置１６に送られ、ここでオペレータ等の作業者に異常が発生しそうであるというメッセージを知らせるため、システムの表示画面に異常予兆を表示したり、音声によって報知したりする。これによってオペレータは異常予兆を把握することができるようになる。
【００４９】
尚、正常制御信号Ｓｇ１１と制御信号Ｓｇ１１を比較する場合は制御システムの稼働状態をそろえておくことが大切である。すなわち、正常信号生成部２３で生成される正常制御信号が得られる稼働状態とほぼ同じ稼働状態での制御信号Ｓｇ１１を比較して評価することが重要である。
【００５０】
このように、本実施例によれば制御システムの初期の制御信号Ｓｇ１１から正常制御信号Ｓｇ１４を作成し、制御システムの稼働に伴って生成される制御信号Ｓｇ１１を正常制御信号Ｓｇ１４と比較して評価、判定することによって制御システムに異常が発生しそうだという予兆を検出すことができるので、制御システムの緊急停止といったトラブルが発生する前に異常を事前に把握できるようになって制御システムの稼働安定性を向上することができる効果が期待できる。
【実施例２】
【００５１】
次に、本発明の第２の実施例について図４及び図５を用いて説明するが、図４は異常予兆診断機能を有するプラントシステムのブロック図であり、このプラントシステムは概ね図１に示すプラントシステムと同様の構成を採用しているが、異なる点は正常制御信号の作成方法である。
【００５２】
図４に示す比較信号記憶装置４１は図５にある通り教師信号データベース５１によって構成されており、この教師信号データベース５１に記憶されている教師信号は制御信号生成装置１１から到来する制御信号Ｓｇ１１の到来タイミングに同期して読み出されて異常予兆検出装置１５に送られるものである。
【００５３】
教師信号データベース５１の教師信号は制御信号Ｓｇ１１に関係する設計基準値、或いは仕様書で規定されている制御基準値に対応しており、この基準値が正常制御信号Ｓｇ４１として読み出されて使用されるようになっている。
【００５４】
尚、上述しているが正常制御信号Ｓｇ４１と制御信号Ｓｇ１１を比較する場合は制御システムの稼働状態をそろえておくことが大切である。すなわち、教師信号である基準値が定められる稼働状態とほぼ同じ稼働状態での制御信号を比較して評価することが重要である。
【００５５】
そして、制御信号Ｓｇ１１の到来よって教師信号データベース５１から読み出された正常制御信号Ｓｇ４１は異常予兆検出装置１５に送られ、この異常予兆検出装置１５で制御信号生成装置１１からの制御信号Ｓｇ１１と比較されて評価値が求められるものである。
【００５６】
この異常予兆検出装置１５の機能、作用等は図１に示す異常予兆検出装置１５と同様であるのでここではその説明は省略する。
【００５７】
次に、異常予兆信号Ｓｇ１５は異常予兆報知装置１６に送られ、ここでオペレータ等の作業者に異常が発生しそうであるというメッセージを知らせて制御しステムの表示画面に表示したり、音声によって報知したりする。これによってオペレータは異常予兆を把握することができるようになる。
【００５８】
ここで、教師信号データベース５１は制御システムの実際の稼働状態に対応した複数の教師信号を記憶していても良いものである。具体的には、或る動作状態パラメータの変化とこれに対応する教師信号（基準値）がテーブルとして記憶されており、センサよって検出された動作状態パラメータの大きさに対応する教師信号をテーブルから読み出し、これを教師信号として異常予兆検出装置１５で比較判断するものである。
【００５９】
更に、これとは別に制御システムの稼働時間をパラメータとして、同じ稼働状態での教師信号を経過時間変化に合わせて複数予め求めておき、これを教師信号として用いることもできる。具体的には制御信号の到来回数を積算するとか、経過時間を測定することによってこれに対応した教師信号を読み出し、この読み出した信号を教師信号とするものである。
【００６０】
このように、本実施例によれば予め求めた教師信号から正常制御信号Ｓｇ４１を作成し、制御システムの稼働に伴って生成される実際の制御信号Ｓｇ１１を正常制御信号Ｓｇ４１と比較して評価、判定することによって制御システムに異常が発生しそうだという予兆を検出すことができるので、制御システムの緊急停止といったトラブルが発生する前に異常を事前に把握できるようになって制御システムの稼働安定性を向上することができる効果が期待できる。
【実施例３】
【００６１】
次に、本発明の第３の実施例について図６及び図７を用いて説明するが、図６は異常予兆診断機能を有するプラントシステムのブロック図であり、このプラントシステムは概ね図１に示すプラントシステムと同様の構成を採用しているが、異なる点は異常予兆検出装置の構成である。
【００６２】
図６において異常予兆検出装置６１は図７に示すように、比較手段７１と異常度算出手段７２とより構成され、異常度信号Ｓｇ６１を出力するように構成されている。ここで、比較手段７１の機能、作用等は図１に示す比較手段１４と同様であるのでその説明は省略する。
【００６３】
比較手段７１での評価値は異常度算出手段７２に送られ、この評価値に基づいて制御信号の異常度を算出する。この制御信号の異常度は評価値によって変わるものであり、具体的には正常制御信号Ｓｇ１４と制御信号Ｓｇ１１のユークリッド距離やハミング距離などを用いた類似度によって評価される。例えば、制御信号Ｓｇ１１の到来毎に制御信号Ｓｇ１１と正常制御信号Ｓｇ１４の差分を演算し、この差分を所定個数加算して累積値を求めて所定の閾値とどの程度ずれているかによって異常度を求めることや、制御信号Ｓｇ１１の到来毎に制御信号Ｓｇ１１が正常な状態か、あるいは異常な状態かを判断し、所定の判断回数にわたって正常或いは異常の個数を加算して所定の閾値回数とどの程度ずれているかによって異常度を求めることができる。
【００６４】
異常度算出手段７２によって算出された異常度は異常予兆放置装置１６に送られ、ここでオペレータ等の作業者に異常が発生しそうであるというメッセージを知らせてステムの表示画面に表示したり、音声によって報知したりする。これによってオペレータは異常予兆を把握することができるようになる。
【００６５】
このように、本実施例によれば制御システムの初期の制御信号Ｓｇ１１から正常制御信号Ｓｇ１４を作成し、制御システムの稼働に伴って生成される制御信号Ｓｇ１１を正常制御信号Ｓｇ１４と比較して評価、判定することによって制御システムに異常が発生しそうだという予兆を検出すことができるので、制御システムの緊急停止といったトラブルが発生する前に異常を事前に把握できるようになって制御システムの稼働安定性を向上することができる効果が期待できる。
【００６６】
また、本実施例では異常度を求めているので、制御システムの異常がどの程度まで進行しているかという異常度合いを事前に求めることができるので細かい保守管理が可能となる効果が期待できる。
【実施例４】
【００６７】
次に、本発明の第４の実施例について図８乃至図１０を用いて説明するが、図８は異常予兆診断機能を有するエレベータシステムのブロック図であり、特にエレベータ用乗りかごの開閉ドアの異常予兆診断に適用した例を示している。
【００６８】
このエレベータシステムは図１０にあるように、基本的には昇降路（図示せず）内に配置された乗りかご１０１をこれも昇降路に設けた制御盤１０２によって運行管理するものであり、周知のシステム構成となっている。
【００６９】
乗りかご１０１は２枚のエレベータ開閉ドア１０３、１０４を有し、このエレベータ開閉ドア１０３、１０４は乗りかご１０１の上部に取り付けたレール１０５上を案内車１０６によって移動できるようになっている。エレベータ開閉ドア１０３，１０４には連結帯１０７によってベルト機構１０８に連結されており、ベルト機構１０８よってそれぞれエレベータ開閉ドア１０３、１０４は開き方向或いは閉じ方向に駆動されるようになっている。更にベルト機構１０８は電動機１０９によって駆動されるようになっており、電動機１０９は駆動回路１１０によって制御されるようになっている。駆動回路１１０は昇降路に設けられている。
【００７０】
また、駆動回路１１０は制御盤１０２によってその作動量が決められるようになっており、制御盤１０２には種々のセンサ出力が入力される構成となっている。
【００７１】
制御盤１０２は更に通信網１１１を介して情報監視センタ１１２と情報をやり取りできるように繋がれており、情報監視センタ１１２では図８に示した制御信号収集装置８４や異常予兆検出装置８５の機能を備えた制御信号異常出力（＝異常予兆）検出装置１１３及び制御信号異常出力検出装置１１３の検出結果を表示したり報知したりするディスプレイ１１５が備えられている。また、情報監視センタ１１２に制御信号異常出力（＝異常予兆検出信号）データベース１１４を有することで、制御信号異常出力検出装置１１３の異常予兆検出結果出力を記憶しておけば、実際に故障が起こった際の原因究明に利用できる。
【００７２】
ここで、制御信号異常出力検出装置１１３は情報監視センタ１１２に備えるようにしたが、制御盤１０２に備えるようにして異常予兆検出結果を通信網１１１を介して情報監視センタ１１２に送る構成としても良い。通常はこの構成を採用することが制御盤１０２の保守、点検の観点から合理的である。
【００７３】
このようなエレベータシステムにおいて、再び図８に戻り実施例の詳細を説明すると、エレベータ開閉ドア８２（図９のドア１０３、１０４に該当する）の作動状態を検出する動作情報センサ８３として開閉ドア位置センサ、速度センサ、トルクセンサが使用されている。
【００７４】
開閉ドア位置センサはエレベータ開閉ドアの位置を検出するものであり、周知の抵抗式センサを用いて検出することができる。速度センサは電動機１０９の回転速度を検出するものであり、周知の磁気抵抗式の回転センサを用いて検出することができる。トルクセンサは電動機１０９の回転トルクを検出するものであり、これも周知の電流センサを用いて検出することができる。
【００７５】
制御信号生成装置８１（図９での制御盤１０２に該当する）には開閉ドア位置センサ、速度センサ、トルクセンサの信号が入力され、制御信号としてエレベータ開閉ドア１０３、１０４を駆動する電動機制御信号が出力される。
【００７６】
この電動機制御信号は制御信号収集装置８４に送られ、例えば図１に示す実施例に倣うならばエレベータシステムが建築物に設置された時の初期の電動機制御信号である。そしてこの初期の電動機制御信号は図１に示すように制御信号の到来に同期して制御データベース２１に複数個蓄積され、正常制御信号生成部２２にて平均値演算等を実行して正常制御信号が生成される。
【００７７】
一方、エレベータシステムの稼働状態が時間的に進行していく過程で、例えば、エレベータ開閉ドア１０３、１０４を開閉する動作において、種々の原因でエレベータ開閉ドア１０３，１０４の位置が正常位置まで戻っていなかった場合に、これを是正して次のエレベータ開閉ドア１０３，１０４の開閉動作を正常に動かす必要がある。
【００７８】
このため、制御信号生成装置８１はエレベータ開閉ドア１０３，１０４を開閉する動作を正常に動かすために電動機制御信号を補正して初期の正常制御信号と異なる電動機制御信号を生成してエレベータ開閉ドア１０３、１０４を正常に動作するように電動機１０９を駆動する。
【００７９】
したがって、エレベータ開閉ドア１０３、１０４の動作は一見正常に動作しており異常が発現していないが、実際には異常が発生する危険性を有しているわけである。
【００８０】
これに対して、エレベータシステムとしては一見正常に動いていても、本実施例においては電動機１０９を駆動する制御信号と正常制御信号を異常予兆検出装置８５に入力することによって、電動機の異常（制御機器である電動機１０９の作動に関係する異常等）を検出できるようになり、機器が正常に動作している場合でも、異常の予兆を検知することが可能である。
【００８１】
上述したが、図８において制御信号収集装置８４、異常予兆検出装置８５は図１０に示す制御盤１０２に備えていても良いし、情報監視センタ１１２に備えられていても良いものである。いずれにしても異常予兆検出信号は情報監視センタ１１２において確認することができる。
【００８２】
したがって、エレベータ開閉ドア１０３，１０４の異常予兆は遠隔診断ができるので、エレベータの保守作業員は情報監視センタ１１２からの指示でエレベータ開閉ドア１０３，１０４の異常が発生する前に保守、保全ができるようになり、エレベータシステムの緊急停止といったトラブルを事前に回避することが可能となる。
【００８３】
ここで、図８に示した構成は機能的なブロックで説明したが、実際には計算機によってその診断制御が実施されるものであり、エレベータシステムの場合の異常予兆診断について図９に示すフローチャートで再度説明する。
【００８４】
図９において、ステップ９１（以下“ステップ”を“Ｓ”と表記する。）において、開閉ドア位置センサ、速度センサ、トルクセンサからそれぞれドア位置、速度、トルクを検出し、続くＳ９２でこれらのドア位置、速度、トルクからエレベータ開閉ドアを駆動する電動機の制御信号を生成する。
【００８５】
一方、Ｓ９３で電動機の教師制御信号を作成し、続くＳ９４でクラスタリング（学習）を実施する。このクラスタリングは統計学的な手法であって、制御信号収集装置１４に記憶しておいた教師制御信号、つまり正常制御信号を用いて学習をおこなうものである。具体的には教師制御信号の統計的特徴量を計算することによって求めることができる。
【００８６】
次にＳ９５に進んで、診断のためのクラスタリングを実施する。このステップにおいては、ドア駆動用の電動機制御信号の統計的特徴量を計算し、更にＳ９４で求めた教師制御信号の統計的特徴量との差分を計算する。
【００８７】
Ｓ９５で差分が計算されるとＳ９６に進み、このＳ９６で統計的特徴量の差分が閾値以上であると判断されると異常であるのでＳ９７に進んで制御信号の異常を出力し、統計的特徴量の差分が閾値以下であると判断されると正常状態であるのでＳ９８に進んでそのまま診断を終了する。
【００８８】
このように、本実施例によればエレベータシステムの乗りかごの開閉ドアを制御するシステムにおいて、エレベータ開閉ドアを駆動する電動機の制御信号から正常制御信号を作成し、エレベータの稼働に伴って生成される電動機の制御信号を正常制御信号と比較して評価、判定することによってエレベータ開閉ドアに異常が発生しそうだという予兆を検出すことができるので、エレベータ開閉ドアの乗客の閉じ込めトラブルといった緊急事態が発生する前に異常を事前に把握できるようになってエレベータシステムの稼働安定性を向上することができる効果が期待できる。
【符号の説明】
【００８９】
１１…制御信号生成装置、１２…プラント機器、１３…センサ、１４…制御信号収集装置、１５…異常予兆検出装置、１６…異常指示装置、２１…制御信号データベース、２３…正常信号生成部、２４…カウンタ、３１…比較手段、３２…判定手段、４１…比較信号記憶装置、５１…教師信号データベース、７１…比較手段、７２…異常度算出手段、１０１…乗りかご、１０３，１０４…エレベータ開閉ドア、１０９…電動機、１１０…駆動回路、１１２…情報監視センタ、１１４…表示画面、１１３…制御信号異常出力データベース。
【技術分野】
【０００１】
本発明は建築物に備えられるエレベータシステム、発電プラントシステム、上下水道システム等に代表されるような制御システムに使用される制御装置に係り、特に制御システムの異常や故障が生じる前にこれらを診断する予兆診断機能を備えた制御システムの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
制御システムに使用される制御機器（例えば、電動機、流量制御弁等の作動量調節機構）を保護して安全であるように維持する、いわゆる制御機器の保全のために制御機器の故障や異常（以下、異常という。）を検知する技術の開発が推進されている。
【０００３】
例えば、動作情報検出センサの動作情報に基づいて作動量調節機構を駆動・制御して制御システムを動作させる制御装置において、従来の異常検知方法は制御機器の駆動・制御の結果において生じる制御システムの動作情報から制御システムを診断するものが多く提案されている。
【０００４】
また、制御機器の設計値や初期状態等の正常に動作していると思われる状態時の駆動・制御の結果において生じる動作情報を記憶しておき、現在の駆動・制御の結果において生じる動作情報と比較することで異常を検出する方法も提案されている。
【０００５】
このような、異常検知方法の代表的な例として、特開平６−１５５６号公報（特許文献１）、特開平６−１６７５９１号公報（特許文献２）、特開平９−６４３２号公報（特許文献３）及び特開２００３−９５５６１号公報（特許文献４）等が知られている。
【０００６】
特許文献１に記載の技術は、エレベータにおいて制御機器の動作情報を収集して予め記憶しておいた過去の動作情報と比較することで異常動作を検出しているものである。
【０００７】
特許文献２に記載の技術は、原子力プラントの正常時の各種センサのセンサ情報を予め記憶装置に記憶しておき、診断したいセンサ情報と比較することで原子力プラントの異常を検出しているものである。
【０００８】
特許文献３に記載の技術は、加工機の実際の位置情報または速度情報を内部モデルによる内部状態の計算値と比較することで異常を検出しているものである。
【０００９】
特許文献４に記載の技術は、エレベータドアのリモート診断に関するもので、調整前後のドア開閉パターン電圧およびドア開閉電流のデータを比較して異常を検出しているものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平６−１５５６号公報
【特許文献２】特開平６−１６７５９１号公報
【特許文献３】特開平９−６４３２号公報
【特許文献４】特開２００３−９５５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１では、エレベータの実際の動作情報と予め記憶しておいた過去の動作情報と比較することで異常動作を検出しているため、動作情報に異常が現われるまでは異常を検知できなくなり、正常動作している間は異常が進行していても検出することができない。
【００１２】
また、特許文献２では、原子力プラントが正常な時のセンサ情報と診断したいセンサ情報と比較してプラントの異常を検出しているため、異常検知の精度や確度がセンサの種類、数に依存するので高精度な動作情報を収集しようとするとデータ収集の処理負荷やデータ量が膨大な量になる虞がある。
【００１３】
また、特許文献３では、実際の位置情報または速度情報とモデルによる内部状態の計算値とを比較することで異常を検出知するため、内部状態モデルを構築できて内部状態を測定できるものしか適用できず汎用性に乏しい。
【００１４】
特許文献４では、調整前後のドア開閉パターン電圧およびドア開閉電流のデータを比較して異常を検知しているが、実際のドアの動きの変化を比較しているためドアの動きに現れない異常は検知できない。
【００１５】
上記で説明した種々の異常検知方法を総括すると、作動量調節機構の動作に異常が発生しなければ異常等を検出することができず、異常前に異常の進行度合いを検知することは難しいという課題があった。
【００１６】
つまり、動作情報センサの動作情報に基づいて作動量調節機構を駆動・制御しているため、制御の流れとしては動作情報に応じて所定の演算手法で求められた制御量（作動量）でそのまま作動量調節機構を駆動・動作させていることになる。言い換えると、動作情報に含まれる作動量調節機構等の制御機器の異常要因（実際にはまだ異常として発現しない）の予兆を吸収してしまうことになる。
【００１７】
そのため、動作情報に異常があると診断されるまでは作動量調節機構は正常なものとして動作するので、いざ異常が発生すると最悪の場合では制御システムが緊急停止してしまうという恐れがあった。
【００１８】
したがって、異常発生前に異常が発生しそうであること、いわゆる異常予兆を検出できれば実際の異常発生によって制御機器、しいては制御システムが停止してしまうという重大なトラブルを回避できるため保全技術として大変有効である。
【００１９】
本発明の目的は、制御システムを構成する制御機器に異常が発生する前に異常が発生しそうである異常予兆を検出して制御機器を含む制御システムのトラブルを回避する制御システムの制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の特徴は、制御システムの動作情報等を検出するセンサの出力に基づいて制御システムの制御機器の作動量を演算して制御機器に制御信号として出力する制御システムの制御装置において、制御システムが正常なときの正常制御信号と実際の制御信号との関連性を評価する評価手段と、評価手段によって正常制御信号と実際の制御信号の間に所定の関連度があるとその制御信号に関係する制御機器が異常要因或いは故障要因を含んでいると判定する判定手段とを備えた制御システムの制御装置、にある。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、制御システムが正常に動作していても、制御システムに異常が発生しそうだという予兆を検出すことができるので、制御システムの緊急停止といったトラブルが発生する前に異常を事前に把握できるようになって制御システムの稼働安定性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施例（実施例１）になるプラントシステムのブロック図である。
【図２】図１に示す制御信号収集装置のブロック図である。
【図３】図１に示す異常予兆検出装置のブロック図である。
【図４】本発明の他の実施例（実施例２）になるプラントシステムのブロック図である。
【図５】図４に示す比較信号記憶装置のブロック図である。
【図６】本発明の他の実施例（実施例３）になるプラントシステムのブロック図である。
【図７】図６に示す異常予兆検出装置のブロック図である。
【図８】本発明の他の実施例（実施例４）になるエレベータシステムのブロック図である。
【図９】図８に示すエレベータシステムの具体的な診断フローチャート図である。
【図１０】図８に示すエレベータシステムであるエレベータの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の複数の実施例を図面に従い説明するが、第１の実施例は制御システムの一つであるプラントシステムの概略を示している。
【実施例１】
【００２４】
図１は異常予兆診断機能を有するプラントシステムのブロック図であり、プラントシステムは概ね制御信号生成装置１１と、この制御信号生成装置１１の制御信号によってプラントを運行、或いは稼動（以下、稼動という）するプラント機器１２と、プラントの環境及びプラントの稼動の結果によって生じるプラントの動作状況を検出するセンサ群１３とから構成されている。
【００２５】
制御信号生成装置１１は入出力部、記憶部、演算部等からなる計算機から構成されており、プラント機器１２を稼動させるための制御信号Ｓｇ１１を計算して出力する機能を備えている。
【００２６】
この制御信号Ｓｇ１１はプラントの環境情報や稼動状態によって変動する動作情報をセンサ群１３によって検出して制御信号生成装置１１に入力することによって求められるものである。センサ群１３は具体的には、温度、速度、重量、位置、濃度等に代表されるような環境パラメータやプラントを稼動した時の内部状態パラメータを検出しており、これらをまとめて動作情報と定義する。
【００２７】
制御信号Ｓｇ１１は制御信号生成装置１１によってセンサ郡１３から得られた動作情報をそのプラントを稼動させるための所定の演算を実行して生成されており、具体的にはフィードフォワード演算やフィードバック演算等の手法によって制御信号Ｓｇ１１が生成されている。
【００２８】
制御信号生成装置１１によって求められた実際の制御信号Ｓｇ１１はプラント機器１２に送られるが、プラント機器１２はプラントを稼動するための物理的な作動量を調節するための機器であり、具体的には電動機や流量制御弁等の調節機構である。したがって、制御信号Ｓｇ１１はこれらの調節機構を作動させるための作動量を表しており、具体的には電流、電圧の大きさやパルスの時間的長さによって調節機構の作動量を制御し、これによって調節機構を駆動している。
【００２９】
そして、これらの制御信号生成装置１１とプラント機器１２及びセンサ群１３とから構成されたプラントシステムはその目的に沿って稼動されるものである。
【００３０】
ところで、この種のプラントシステムでは冒頭で説明したように異常状態を早期に検知してプラントシステムの緊急停止といった重大なトラブルを事前に回避することが重要である。
【００３１】
このためには異常が発生した後ではなく、異常が発生する前に異常が発生しそうだといったことを事前に検知できればシステムを正常に維持する上で大きなメリットになる。
【００３２】
以下、この点について詳細に説明すると、図１においてプラントシステムは制御信号収集装置１４と、異常検出装置１５と、異常指示装置１６とを新たに備えている。
【００３３】
制御信号収集装置１４と異常検出装置１５には制御信号生成装置１１からの制御信号Ｓｇ１１が入力されるように構成されており、制御信号収集装置１４の出力と制御信号Ｓｇ１１が異常検出装置１５で比較されて、少なくともその制御信号に関係した制御機器の異常予兆状態が判断される。この判断によって異常が発生しそうだと判断されると異常指示装置１６によってこの状態は作業員等のオペレータに報知される。
【００３４】
制御信号収集装置１４は図２に示すように制御信号データベース２１、カウンタ２２及び正常制御信号生成部２３より構成されており、制御信号Ｓｇ１１は制御信号データベース２１及びカウンタ２２に入力されている。
【００３５】
制御信号収集装置１４の機能は正常な状態の時の正常制御信号Ｓｇ１４を生成することであり、このため、本実施例ではプラント機器１２の初期状態の制御信号を制御信号データベース２１に記憶するようになっている。
【００３６】
制御信号データベース２１は制御信号生成装置１１からの制御信号Ｓｇ１１が到来する毎に所定のアドレスに順番に記憶される。このとき、カウンタ２２は制御信号Ｓｇ１１が到来する毎にカウントアップされ、予め定めた閾値回数まで制御信号データベース２１に制御信号Ｓｇ１１が記憶されると、この閾値以上の制御信号Ｓｇ１１の記憶を停止する。
【００３７】
つまり、カウンタ２２は制御信号Ｓｇ１１の入力の到来を検出しており、入力回数をカウントして制御データベース２１への記憶の許可／不許可トリガーを出力するものである。カウントした入力回数が予め決められた所定の閾値回数以下の場合は記憶を許可する許可トリガーを制御信号データベース２１に送り、閾値回数以上の場合は記憶を許可しない不許可トリガーを制御信号データベース２１に送って記憶の管理を行っている。
【００３８】
これによって、制御機器の初期状態(システムの通常稼動前の正常状態)は終了して正常状態の制御信号を採取できたと判断している。この初期状態は、例えばプラントシステム据え付け後の試験稼動や、正規稼動の初期の状態の制御信号を使用することで十分である。
【００３９】
制御信号データベース２１は制御信号Ｓｇ１１とカウンタ２２の許可／不許可トリガーを入力とし、記憶を許可する許可トリガーがある場合は制御信号Ｓｇ１１を所定アドレスに記憶し、一方、記憶を許可しない不許可トリガーがある場合は制御信号Ｓｇ１１を記憶しないものである。したがって、許可トリガーがある間は制御信号データベース２１に制御信号Ｓｇ１１が順次記憶されて蓄積されていくものである。
【００４０】
ここで、制御信号Ｓｇ１１は作動調節機構の種類に応じて使い分けることができるものであり、電動機であれば電動機の制御信号（例えば、電流値や電圧値等）を用い、流量調節弁等であれば電磁弁の制御信号（例えば、通電時間等）を用いれば良いものである。単独の制御信号Ｓｇ１１で制御システムの異常予兆を検出できれば良いが、単独の制御信号Ｓｇ１１で異常予兆が検出できない場合は複数の作動調整機構の制御信号Ｓｇ１１を用いて異常予兆を検出することもできる。
【００４１】
この蓄積された制御信号Ｓｇ１１は所定のタイミングで正常制御新号生成部２３に送られ、正常制御新号生成部２３は所定の演算手法で正常制御信号Ｓｇ１４を生成する。この所定の演算手法で得られる正常制御信号Ｓｇ１４としては、例えば蓄積された複数の制御信号を加算して平均化した平均値や、複数の制御信号の中心値を用いることができるが、これ以外にも種々の演算方法で求めることは可能である。要は、正常制御信号として用いられれば良いものである。
正常制御信号生成部２３は前述の所定のタイミングでその都度正常制御信号Ｓｇ１４を演算してもよいが、一度演算した正常制御信号Ｓｇ１４を記憶素子に記憶しておき、後述の異常予兆検出装置１５の比較タイミングで読み出して異常予兆検出装置１５で使用することも可能である。
【００４２】
次に、正常制御信号生成部１４で得られた正常制御信号Ｓｇ１４は異常予兆検出装置１５に送られ、この異常予兆検出装置１５に入力されてくる制御信号Ｓｇ１１とその関連度が評価されて異常が発生しそうな予兆があるかどうかが判断される。
【００４３】
異常予兆検出装置１５は図３に示すように、比較手段３１と判定手段３２とから構成されており、比較手段３１は制御信号Ｓｇ１１と正常制御信号Ｓｇ１４の大小関係や相関関係等から両信号の関連度（相違）を評価する機能を有するもので評価手段としての機能を有し、更に判定手段３２はこの評価に基づいて異常の予兆度合いを判定する機能を有している。
【００４４】
比較手段３１には制御信号生成装置１１が出力した制御信号Sｇ１１と制御信号収集装置１４が出力した正常制御信号Ｓｇ１４が入力され、ここで制御信号Sｇ１１と正常制御信号Ｓｇ１４の比較、或いは評価が行われ、その評価値が求められる。
【００４５】
この場合の評価値としては、ｎ次元ベクトル間の距離を計算するユークリッド距離やハミング距離などを用いた類似度や、主成分分析のような信号間の相関係数から得られるが、これ以外にも制御システムに合わせて適切に評価方法を選択して実行すればよいものである。
【００４６】
比較手段３１で得られた評価値は次段の判定手段３２に送られ、この判定手段３２によって異常が発生しそうかどうかを判定し、異常が発生しそうである予兆が得られると異常予兆信号Ｓｇ１５を出力する。つまり、少なくとも対象とする制御信号に関係する制御機器に異常要因、或いは故障要因を含んでいると判断するものである。
【００４７】
この判定手段３２は例えば、入力された評価値に対して予め決められた判定閾値と比較して評価値が判定閾値より大きいか、あるいは小さいかによって異常が発生しそうであるかどうかを判定している。もちろん、この閾判定値を複数個準備しておき、各判定閾値に対してランク付けを行って、例えばランクが高いほど（１）異常発生が逼迫している、（２）異常発生が近いうちにおこる、（３）異常発生まで余裕がある等の意味付けを行って異常予兆を実行することができる。
【００４８】
異常予兆信号Ｓｇ１５は異常予兆報知装置１６に送られ、ここでオペレータ等の作業者に異常が発生しそうであるというメッセージを知らせるため、システムの表示画面に異常予兆を表示したり、音声によって報知したりする。これによってオペレータは異常予兆を把握することができるようになる。
【００４９】
尚、正常制御信号Ｓｇ１１と制御信号Ｓｇ１１を比較する場合は制御システムの稼働状態をそろえておくことが大切である。すなわち、正常信号生成部２３で生成される正常制御信号が得られる稼働状態とほぼ同じ稼働状態での制御信号Ｓｇ１１を比較して評価することが重要である。
【００５０】
このように、本実施例によれば制御システムの初期の制御信号Ｓｇ１１から正常制御信号Ｓｇ１４を作成し、制御システムの稼働に伴って生成される制御信号Ｓｇ１１を正常制御信号Ｓｇ１４と比較して評価、判定することによって制御システムに異常が発生しそうだという予兆を検出すことができるので、制御システムの緊急停止といったトラブルが発生する前に異常を事前に把握できるようになって制御システムの稼働安定性を向上することができる効果が期待できる。
【実施例２】
【００５１】
次に、本発明の第２の実施例について図４及び図５を用いて説明するが、図４は異常予兆診断機能を有するプラントシステムのブロック図であり、このプラントシステムは概ね図１に示すプラントシステムと同様の構成を採用しているが、異なる点は正常制御信号の作成方法である。
【００５２】
図４に示す比較信号記憶装置４１は図５にある通り教師信号データベース５１によって構成されており、この教師信号データベース５１に記憶されている教師信号は制御信号生成装置１１から到来する制御信号Ｓｇ１１の到来タイミングに同期して読み出されて異常予兆検出装置１５に送られるものである。
【００５３】
教師信号データベース５１の教師信号は制御信号Ｓｇ１１に関係する設計基準値、或いは仕様書で規定されている制御基準値に対応しており、この基準値が正常制御信号Ｓｇ４１として読み出されて使用されるようになっている。
【００５４】
尚、上述しているが正常制御信号Ｓｇ４１と制御信号Ｓｇ１１を比較する場合は制御システムの稼働状態をそろえておくことが大切である。すなわち、教師信号である基準値が定められる稼働状態とほぼ同じ稼働状態での制御信号を比較して評価することが重要である。
【００５５】
そして、制御信号Ｓｇ１１の到来よって教師信号データベース５１から読み出された正常制御信号Ｓｇ４１は異常予兆検出装置１５に送られ、この異常予兆検出装置１５で制御信号生成装置１１からの制御信号Ｓｇ１１と比較されて評価値が求められるものである。
【００５６】
この異常予兆検出装置１５の機能、作用等は図１に示す異常予兆検出装置１５と同様であるのでここではその説明は省略する。
【００５７】
次に、異常予兆信号Ｓｇ１５は異常予兆報知装置１６に送られ、ここでオペレータ等の作業者に異常が発生しそうであるというメッセージを知らせて制御しステムの表示画面に表示したり、音声によって報知したりする。これによってオペレータは異常予兆を把握することができるようになる。
【００５８】
ここで、教師信号データベース５１は制御システムの実際の稼働状態に対応した複数の教師信号を記憶していても良いものである。具体的には、或る動作状態パラメータの変化とこれに対応する教師信号（基準値）がテーブルとして記憶されており、センサよって検出された動作状態パラメータの大きさに対応する教師信号をテーブルから読み出し、これを教師信号として異常予兆検出装置１５で比較判断するものである。
【００５９】
更に、これとは別に制御システムの稼働時間をパラメータとして、同じ稼働状態での教師信号を経過時間変化に合わせて複数予め求めておき、これを教師信号として用いることもできる。具体的には制御信号の到来回数を積算するとか、経過時間を測定することによってこれに対応した教師信号を読み出し、この読み出した信号を教師信号とするものである。
【００６０】
このように、本実施例によれば予め求めた教師信号から正常制御信号Ｓｇ４１を作成し、制御システムの稼働に伴って生成される実際の制御信号Ｓｇ１１を正常制御信号Ｓｇ４１と比較して評価、判定することによって制御システムに異常が発生しそうだという予兆を検出すことができるので、制御システムの緊急停止といったトラブルが発生する前に異常を事前に把握できるようになって制御システムの稼働安定性を向上することができる効果が期待できる。
【実施例３】
【００６１】
次に、本発明の第３の実施例について図６及び図７を用いて説明するが、図６は異常予兆診断機能を有するプラントシステムのブロック図であり、このプラントシステムは概ね図１に示すプラントシステムと同様の構成を採用しているが、異なる点は異常予兆検出装置の構成である。
【００６２】
図６において異常予兆検出装置６１は図７に示すように、比較手段７１と異常度算出手段７２とより構成され、異常度信号Ｓｇ６１を出力するように構成されている。ここで、比較手段７１の機能、作用等は図１に示す比較手段１４と同様であるのでその説明は省略する。
【００６３】
比較手段７１での評価値は異常度算出手段７２に送られ、この評価値に基づいて制御信号の異常度を算出する。この制御信号の異常度は評価値によって変わるものであり、具体的には正常制御信号Ｓｇ１４と制御信号Ｓｇ１１のユークリッド距離やハミング距離などを用いた類似度によって評価される。例えば、制御信号Ｓｇ１１の到来毎に制御信号Ｓｇ１１と正常制御信号Ｓｇ１４の差分を演算し、この差分を所定個数加算して累積値を求めて所定の閾値とどの程度ずれているかによって異常度を求めることや、制御信号Ｓｇ１１の到来毎に制御信号Ｓｇ１１が正常な状態か、あるいは異常な状態かを判断し、所定の判断回数にわたって正常或いは異常の個数を加算して所定の閾値回数とどの程度ずれているかによって異常度を求めることができる。
【００６４】
異常度算出手段７２によって算出された異常度は異常予兆放置装置１６に送られ、ここでオペレータ等の作業者に異常が発生しそうであるというメッセージを知らせてステムの表示画面に表示したり、音声によって報知したりする。これによってオペレータは異常予兆を把握することができるようになる。
【００６５】
このように、本実施例によれば制御システムの初期の制御信号Ｓｇ１１から正常制御信号Ｓｇ１４を作成し、制御システムの稼働に伴って生成される制御信号Ｓｇ１１を正常制御信号Ｓｇ１４と比較して評価、判定することによって制御システムに異常が発生しそうだという予兆を検出すことができるので、制御システムの緊急停止といったトラブルが発生する前に異常を事前に把握できるようになって制御システムの稼働安定性を向上することができる効果が期待できる。
【００６６】
また、本実施例では異常度を求めているので、制御システムの異常がどの程度まで進行しているかという異常度合いを事前に求めることができるので細かい保守管理が可能となる効果が期待できる。
【実施例４】
【００６７】
次に、本発明の第４の実施例について図８乃至図１０を用いて説明するが、図８は異常予兆診断機能を有するエレベータシステムのブロック図であり、特にエレベータ用乗りかごの開閉ドアの異常予兆診断に適用した例を示している。
【００６８】
このエレベータシステムは図１０にあるように、基本的には昇降路（図示せず）内に配置された乗りかご１０１をこれも昇降路に設けた制御盤１０２によって運行管理するものであり、周知のシステム構成となっている。
【００６９】
乗りかご１０１は２枚のエレベータ開閉ドア１０３、１０４を有し、このエレベータ開閉ドア１０３、１０４は乗りかご１０１の上部に取り付けたレール１０５上を案内車１０６によって移動できるようになっている。エレベータ開閉ドア１０３，１０４には連結帯１０７によってベルト機構１０８に連結されており、ベルト機構１０８よってそれぞれエレベータ開閉ドア１０３、１０４は開き方向或いは閉じ方向に駆動されるようになっている。更にベルト機構１０８は電動機１０９によって駆動されるようになっており、電動機１０９は駆動回路１１０によって制御されるようになっている。駆動回路１１０は昇降路に設けられている。
【００７０】
また、駆動回路１１０は制御盤１０２によってその作動量が決められるようになっており、制御盤１０２には種々のセンサ出力が入力される構成となっている。
【００７１】
制御盤１０２は更に通信網１１１を介して情報監視センタ１１２と情報をやり取りできるように繋がれており、情報監視センタ１１２では図８に示した制御信号収集装置８４や異常予兆検出装置８５の機能を備えた制御信号異常出力（＝異常予兆）検出装置１１３及び制御信号異常出力検出装置１１３の検出結果を表示したり報知したりするディスプレイ１１５が備えられている。また、情報監視センタ１１２に制御信号異常出力（＝異常予兆検出信号）データベース１１４を有することで、制御信号異常出力検出装置１１３の異常予兆検出結果出力を記憶しておけば、実際に故障が起こった際の原因究明に利用できる。
【００７２】
ここで、制御信号異常出力検出装置１１３は情報監視センタ１１２に備えるようにしたが、制御盤１０２に備えるようにして異常予兆検出結果を通信網１１１を介して情報監視センタ１１２に送る構成としても良い。通常はこの構成を採用することが制御盤１０２の保守、点検の観点から合理的である。
【００７３】
このようなエレベータシステムにおいて、再び図８に戻り実施例の詳細を説明すると、エレベータ開閉ドア８２（図９のドア１０３、１０４に該当する）の作動状態を検出する動作情報センサ８３として開閉ドア位置センサ、速度センサ、トルクセンサが使用されている。
【００７４】
開閉ドア位置センサはエレベータ開閉ドアの位置を検出するものであり、周知の抵抗式センサを用いて検出することができる。速度センサは電動機１０９の回転速度を検出するものであり、周知の磁気抵抗式の回転センサを用いて検出することができる。トルクセンサは電動機１０９の回転トルクを検出するものであり、これも周知の電流センサを用いて検出することができる。
【００７５】
制御信号生成装置８１（図９での制御盤１０２に該当する）には開閉ドア位置センサ、速度センサ、トルクセンサの信号が入力され、制御信号としてエレベータ開閉ドア１０３、１０４を駆動する電動機制御信号が出力される。
【００７６】
この電動機制御信号は制御信号収集装置８４に送られ、例えば図１に示す実施例に倣うならばエレベータシステムが建築物に設置された時の初期の電動機制御信号である。そしてこの初期の電動機制御信号は図１に示すように制御信号の到来に同期して制御データベース２１に複数個蓄積され、正常制御信号生成部２２にて平均値演算等を実行して正常制御信号が生成される。
【００７７】
一方、エレベータシステムの稼働状態が時間的に進行していく過程で、例えば、エレベータ開閉ドア１０３、１０４を開閉する動作において、種々の原因でエレベータ開閉ドア１０３，１０４の位置が正常位置まで戻っていなかった場合に、これを是正して次のエレベータ開閉ドア１０３，１０４の開閉動作を正常に動かす必要がある。
【００７８】
このため、制御信号生成装置８１はエレベータ開閉ドア１０３，１０４を開閉する動作を正常に動かすために電動機制御信号を補正して初期の正常制御信号と異なる電動機制御信号を生成してエレベータ開閉ドア１０３、１０４を正常に動作するように電動機１０９を駆動する。
【００７９】
したがって、エレベータ開閉ドア１０３、１０４の動作は一見正常に動作しており異常が発現していないが、実際には異常が発生する危険性を有しているわけである。
【００８０】
これに対して、エレベータシステムとしては一見正常に動いていても、本実施例においては電動機１０９を駆動する制御信号と正常制御信号を異常予兆検出装置８５に入力することによって、電動機の異常（制御機器である電動機１０９の作動に関係する異常等）を検出できるようになり、機器が正常に動作している場合でも、異常の予兆を検知することが可能である。
【００８１】
上述したが、図８において制御信号収集装置８４、異常予兆検出装置８５は図１０に示す制御盤１０２に備えていても良いし、情報監視センタ１１２に備えられていても良いものである。いずれにしても異常予兆検出信号は情報監視センタ１１２において確認することができる。
【００８２】
したがって、エレベータ開閉ドア１０３，１０４の異常予兆は遠隔診断ができるので、エレベータの保守作業員は情報監視センタ１１２からの指示でエレベータ開閉ドア１０３，１０４の異常が発生する前に保守、保全ができるようになり、エレベータシステムの緊急停止といったトラブルを事前に回避することが可能となる。
【００８３】
ここで、図８に示した構成は機能的なブロックで説明したが、実際には計算機によってその診断制御が実施されるものであり、エレベータシステムの場合の異常予兆診断について図９に示すフローチャートで再度説明する。
【００８４】
図９において、ステップ９１（以下“ステップ”を“Ｓ”と表記する。）において、開閉ドア位置センサ、速度センサ、トルクセンサからそれぞれドア位置、速度、トルクを検出し、続くＳ９２でこれらのドア位置、速度、トルクからエレベータ開閉ドアを駆動する電動機の制御信号を生成する。
【００８５】
一方、Ｓ９３で電動機の教師制御信号を作成し、続くＳ９４でクラスタリング（学習）を実施する。このクラスタリングは統計学的な手法であって、制御信号収集装置１４に記憶しておいた教師制御信号、つまり正常制御信号を用いて学習をおこなうものである。具体的には教師制御信号の統計的特徴量を計算することによって求めることができる。
【００８６】
次にＳ９５に進んで、診断のためのクラスタリングを実施する。このステップにおいては、ドア駆動用の電動機制御信号の統計的特徴量を計算し、更にＳ９４で求めた教師制御信号の統計的特徴量との差分を計算する。
【００８７】
Ｓ９５で差分が計算されるとＳ９６に進み、このＳ９６で統計的特徴量の差分が閾値以上であると判断されると異常であるのでＳ９７に進んで制御信号の異常を出力し、統計的特徴量の差分が閾値以下であると判断されると正常状態であるのでＳ９８に進んでそのまま診断を終了する。
【００８８】
このように、本実施例によればエレベータシステムの乗りかごの開閉ドアを制御するシステムにおいて、エレベータ開閉ドアを駆動する電動機の制御信号から正常制御信号を作成し、エレベータの稼働に伴って生成される電動機の制御信号を正常制御信号と比較して評価、判定することによってエレベータ開閉ドアに異常が発生しそうだという予兆を検出すことができるので、エレベータ開閉ドアの乗客の閉じ込めトラブルといった緊急事態が発生する前に異常を事前に把握できるようになってエレベータシステムの稼働安定性を向上することができる効果が期待できる。
【符号の説明】
【００８９】
１１…制御信号生成装置、１２…プラント機器、１３…センサ、１４…制御信号収集装置、１５…異常予兆検出装置、１６…異常指示装置、２１…制御信号データベース、２３…正常信号生成部、２４…カウンタ、３１…比較手段、３２…判定手段、４１…比較信号記憶装置、５１…教師信号データベース、７１…比較手段、７２…異常度算出手段、１０１…乗りかご、１０３，１０４…エレベータ開閉ドア、１０９…電動機、１１０…駆動回路、１１２…情報監視センタ、１１４…表示画面、１１３…制御信号異常出力データベース。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御システムの動作情報等を検出するセンサの出力に基づいて前記制御システムの制御機器の作動量を演算し、前記作動量を前記制御機器に制御信号として出力する制御システムの制御装置において、
前記制御システムが正常なときの正常制御信号と実際の制御信号とを評価する評価手段と、
前記評価手段によって前記正常制御信号と実際の制御信号の間に所定の関連度が無いと少なくともその制御信号に関係する制御機器が異常要因或いは故障要因を含んでいると判定する判定手段と
を備えていること特徴とする制御システムの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御システムの制御装置において、
前記制御装置は、複数の前記制御信号を所定の演算を実行して前記正常制御信号を求める制御信号収集手段を備えていること特徴とする制御システムの制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の制御システムの制御装置において、
前記制御装置は、前記制御システムの初期の複数の制御信号を所定の演算を実行して前記正常制御信号を求める制御信号収集手段を備えていること特徴とする制御システムの制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の制御システムの制御装置において、
前記制御信号収集手段は所定の数の制御信号を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された
前記所定の数の前記制御信号を所定の演算を実行して前記正常制御信号を求める正常信号生成手段とよりなることを特徴とする制御システムの制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の制御システムの制御装置において、
前記制御装置は、前記正常制御信号として前記制御信号の基準値となる教師信号を記憶した教師信号記憶手段を備えていること特徴とする制御システムの制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の制御システムの制御装置において、
前記教師信号は前記制御信号に関係する設計基準値であること特徴とする制御システムの制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の制御システムの制御装置において、
前記正常制御信号と前記実際の制御信号は前記制御システムが同じ稼動状態の時に前記評価手段と
前記判定手段によって評価されることを特徴とする制御システムの制御装置。
【請求項８】
請求項１に記載の制御システムの制御装置において、
前記評価手段は前記正常制御信号と前記実際の制御信号の間の関連度の大きさを評価する機能を有しており、前記評価手段による関連度に応じて前記判定手段は前記異常要因或いは故障要因の度合いを判定する機能を有していることを特徴とする制御システムの制御装置。
【請求項９】
乗りかごに設けたエレベータ開閉ドアと、前記エレベータ開閉ドアを駆動する電動機と、少なくとも前記電動機の速度とトルク及び前記エレベータ開閉ドア位置から前記電動機の制御信号を求める制御装置とからなるエレベータシステムにおいて、
前記制御装置は前記電動機制御信号から正常電動機制御信号を求める正常電動機制御信号生成手段と、前記正常電動機制御信号と実際の電動機制御信号とを評価する評価手段と、前記評価手段によって前記正常電動機制御信号と実際の電動機制御信号の間に所定の関連度が無いと少なくとも前記電動機が異常要因或いは故障要因を含んでいると判定する判定手段とを備えていること特徴とするエレベータシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のエレベータシステムにおいて、
前記制御装置は通信網を介して情報監視センタとつながれており、少なくとも前記評価手段と前記判定手段及び前記判定手段の判定結果を表示する表示手段を前記情報監視センタに設置したことを特徴とするエレベータシステム。
【請求項１１】
請求項９に記載のエレベータシステムにおいて、
前記制御装置は通信網を介して情報監視センタとつながれており、少なくとも前記評価手段と前記判定手段は前記乗りかごが配置される昇降路に設けられ、前記判定手段の判定結果を表示する表示手段を前記情報監視センタに設置したことを特徴とするエレベータシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のエレベータシステムにおいて、
前記情報監視センタには前記判定手段によって出力された異常予兆検出信号を記憶しておく異常予兆記憶手段が設けられていることを特徴とするエレベータシステム。
【請求項１】
制御システムの動作情報等を検出するセンサの出力に基づいて前記制御システムの制御機器の作動量を演算し、前記作動量を前記制御機器に制御信号として出力する制御システムの制御装置において、
前記制御システムが正常なときの正常制御信号と実際の制御信号とを評価する評価手段と、
前記評価手段によって前記正常制御信号と実際の制御信号の間に所定の関連度が無いと少なくともその制御信号に関係する制御機器が異常要因或いは故障要因を含んでいると判定する判定手段と
を備えていること特徴とする制御システムの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御システムの制御装置において、
前記制御装置は、複数の前記制御信号を所定の演算を実行して前記正常制御信号を求める制御信号収集手段を備えていること特徴とする制御システムの制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の制御システムの制御装置において、
前記制御装置は、前記制御システムの初期の複数の制御信号を所定の演算を実行して前記正常制御信号を求める制御信号収集手段を備えていること特徴とする制御システムの制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の制御システムの制御装置において、
前記制御信号収集手段は所定の数の制御信号を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された
前記所定の数の前記制御信号を所定の演算を実行して前記正常制御信号を求める正常信号生成手段とよりなることを特徴とする制御システムの制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の制御システムの制御装置において、
前記制御装置は、前記正常制御信号として前記制御信号の基準値となる教師信号を記憶した教師信号記憶手段を備えていること特徴とする制御システムの制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の制御システムの制御装置において、
前記教師信号は前記制御信号に関係する設計基準値であること特徴とする制御システムの制御装置。
【請求項７】
請求項１に記載の制御システムの制御装置において、
前記正常制御信号と前記実際の制御信号は前記制御システムが同じ稼動状態の時に前記評価手段と
前記判定手段によって評価されることを特徴とする制御システムの制御装置。
【請求項８】
請求項１に記載の制御システムの制御装置において、
前記評価手段は前記正常制御信号と前記実際の制御信号の間の関連度の大きさを評価する機能を有しており、前記評価手段による関連度に応じて前記判定手段は前記異常要因或いは故障要因の度合いを判定する機能を有していることを特徴とする制御システムの制御装置。
【請求項９】
乗りかごに設けたエレベータ開閉ドアと、前記エレベータ開閉ドアを駆動する電動機と、少なくとも前記電動機の速度とトルク及び前記エレベータ開閉ドア位置から前記電動機の制御信号を求める制御装置とからなるエレベータシステムにおいて、
前記制御装置は前記電動機制御信号から正常電動機制御信号を求める正常電動機制御信号生成手段と、前記正常電動機制御信号と実際の電動機制御信号とを評価する評価手段と、前記評価手段によって前記正常電動機制御信号と実際の電動機制御信号の間に所定の関連度が無いと少なくとも前記電動機が異常要因或いは故障要因を含んでいると判定する判定手段とを備えていること特徴とするエレベータシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のエレベータシステムにおいて、
前記制御装置は通信網を介して情報監視センタとつながれており、少なくとも前記評価手段と前記判定手段及び前記判定手段の判定結果を表示する表示手段を前記情報監視センタに設置したことを特徴とするエレベータシステム。
【請求項１１】
請求項９に記載のエレベータシステムにおいて、
前記制御装置は通信網を介して情報監視センタとつながれており、少なくとも前記評価手段と前記判定手段は前記乗りかごが配置される昇降路に設けられ、前記判定手段の判定結果を表示する表示手段を前記情報監視センタに設置したことを特徴とするエレベータシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のエレベータシステムにおいて、
前記情報監視センタには前記判定手段によって出力された異常予兆検出信号を記憶しておく異常予兆記憶手段が設けられていることを特徴とするエレベータシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４５３２５（Ｐ２０１３−４５３２５Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８３３８７（Ｐ２０１１−１８３３８７）
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
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