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CN1262900C - 异常检测方法、异常检测装置及温度调节器 - Google Patents

异常检测方法、异常检测装置及温度调节器 Download PDF

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CN1262900C
CN1262900C CNB031427634A CN03142763A CN1262900C CN 1262900 C CN1262900 C CN 1262900C CN B031427634 A CNB031427634 A CN B031427634A CN 03142763 A CN03142763 A CN 03142763A CN 1262900 C CN1262900 C CN 1262900C
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Abstract

本发明涉及一种异常检测方法、异常检测装置及温度调节器，以简单的结构和低的成本就能高精度地检测控制环路的异常；该异常检测装置是用第1判定装置判定偏差是否超过了阈值，基于该判定结果，用计测装置计测偏差超过上述阈值的期间，基于计测结果，用第2判定装置判定偏差超过上述阈值的期间是否持续一定期间以上，此外，用第3判定装置判定偏差的绝对值是否正在减少，在偏差超过上述阈值的期间持续一定期间以上，且上述偏差的绝对值没有减少时，用异常判定装置判定为异常。

Description

异常检测方法、异常检测装置及温度调节器
技术领域
本发明涉及一种检测控制环路(control loop)的异常，例如断路或短路等异常的异常检测方法、异常检测装置及温度调节器，更详细地说，涉及一种适合于检测温度控制等控制环路中的断路或短路等异常的异常检测方法、异常检测装置及温度调节器。
背景技术
一般温度控制系统例如如图17所示，用温度传感器2检测加热炉等控制对象1的温度，并输入到温度调节器3′，在温度调节器3′中，基于设定温度(目标值)和检测温度，进行比例积分微分(PID)运算等，向固态继电器(SSR)4输出操作信号，控制由AC电源6对加热器5的通电，将控制对象1的温度控制为设定温度。
温度调节器3′包括：接收来自温度传感器2的输入的传感器输入电路7、A/D转换电路8、利用软件处理的滤波器9、进行PID运算等的控制部10、D/A转换电路11、输出电路12。
在有关的温度控制系统中，要检测加热器5或温度传感器2的断路或SSR4的短路等的控制环路的异常，就必须要分别在应检测的各处安装电流传感器来检测电流，结构复杂且变得昂贵。
因此，提出了不设置电流传感器等来检测加热器断路等异常的装置。(例如，参照专利文献1)
图18是该专利文献1的控制环路系统的框图。
来自控制对象53的测定值PV被输入到偏差电路57和异常检测电路55中，运算电路59基于来自偏差电路57的设定值SV与测定值PV的偏差，进行PID运算，并将操作量MV输送给控制对象53和异常检测电路55。
在异常检测电路55中，基于输入的操作量MV和测定值PV，检测控制环路系统的异常。
即，该控制环路系统的异常检测装置包括：计数器装置，按一定周期对规定的异常检测测定时间进行计数；运算装置，基于来自控制对象的测定值和规定的设定值，运算对控制对象的操作量，并向控制对象输出；第1判定装置，判定来自该运算装置的操作量是否是0％以下或100％以上；第2判定装置，在该第1判定装置中的判定结果是上述操作量在0％以下或100％以上、且上述计数器装置计数完了时，根据来自上述控制对象的测定值相对于上述计数开始前的测定值，是否超过了规定的基准值的范围，来判定异常；异常指示装置，在该第2判定装置中，在上述测定值相对于上述计数开始前的测定值，不超过规定的基准值的范围时，将指示上述控制对象的控制环路系统的异常的指示信号输出。
在有关结构中，是从操作量变成了0％以下或100％以上的时刻开始对规定时间进行计数，在该每一规定时间内检测测定值的变化量，判定该变化量是否超过规定的基准温度范围，来检测异常。
例如，在以操作量为100％由加热器加热到设定温度的正常状态下，在每一规定时间内，超过规定的基准温度范围而测定值上升，但若加热器发生断路，超过规定的基准温度范围而测定值不能上升，因此，就能检测加热器断路的异常。
专利文献1为特许第2552177号。
但是，在有关现有例中，若操作量持续在0％以下或100％以上的状态下，就不能检测异常，从而，在操作量超过0％而不足100％的范围中的状态下就不能检测异常，而在要求高精度的控制的用途中，异常检测就变得滞后。
此外，在上述的现有例中，存在着这样的问题，即在设定温度对应于操作量为100％的情况下，即在稳态状态中的操作量为100％的情况下，例如，在以操作量为100％调整成设定温度300℃这样的状态下，尽管为正常状态，但由于操作量是100％，超过规定的基准温度范围而温度不上升，因此，还是误判定为异常。
发明内容
本发明鉴于以上的问题点，其目的在于提供一种异常检测方法、异常检测装置及温度调节器，结构简单并低成本，而且能高精度地检测断路和短路等控制环路的异常。
在本发明中，为了达到上述目的，如下面所述这样地构成。
即，本发明的异常检测方法，是基于从控制对象反馈的观测量与目标值的偏差，检测控制环路的异常，该控制环路包括输出对上述控制对象的操作量的控制装置，其中，在上述偏差超过了阈值的状态持续一定期间，且上述偏差没有减少时，判定为异常。
在此，所谓从控制对象反馈的观测量，是指从检测控制对象的状态，例如温度状态或压力状态等的检测器反馈给控制装置的信号。在该观测量中，包含利用设置在检测部与控制装置之间的滤波器等进行处理的信号，例如，包含根据以作为检测部的温度传感器检测到的检测温度来推断的推断温度的信号等。
此外，目标值是控制量的期望值，在设置目标值滤波器的情况下，是通过了目标值滤波器的目标值。
所述偏差，是观测量与目标值的差。此外，阈值最好是具有正侧的阈值和负侧的阈值两方，此外，最好是相等的值。
根据本发明，由于偏差超过了阈值的状态持续一定期间，且偏差没有减少时，判定为是异常，因此，不需要现有的电流传感器等，而用简单的结构且低的成本，就能检测控制环路的异常。并且，不是基于操作量，而是基于偏差来检测异常，因此与基于操作量的情况相比，能更自然地检测异常，另外，由于阈值等的设定，而能高精度地检测异常。
此外，本发明的异常检测方法，是基于从控制对象反馈的观测量与目标值的偏差，检测控制环路的异常，该控制环路包括输出对上述控制对象的操作量的控制装置，其中，在上述偏差超过了阈值的状态持续一定期间，且上述偏差的绝对值没有减少时，判定为异常。
在此，所述偏差的绝对值没有减少，不是根据正或负的偏差，而是其偏差的绝对值没有减少，即，观测量没有接近目标值，从而，所述偏差的绝对值没有减少，与偏差的减少比例和偏差的减少率的表现如何无关，包括观测量没有接近目标值的情况。
根据本发明，由于偏差超过了阈值的状态持续一定期间，且偏差的绝对值没有减少时，就判定为异常，因此，不需要现有的电流传感器等，而用简单的结构且低的成本，就能检测控制环路的异常。并且，不是基于操作量，而是基于偏差来检测异常，因此与基于操作量的情况相比，能更自然地检测异常，另外，由于阈值等的设定，能高精度地检测异常。
此外，本发明的异常检测方法，是基于从控制对象反馈的观测量与目标值的偏差，检测控制环路的异常，该控制环路包括输出对上述控制对象的操作量的控制装置，其中，包括下述步骤：
判定上述偏差是否超过了阈值的第1判定步骤；在上述偏差超过了上述阈值时，计测超过的期间的计测步骤；判定被计测的期间是否超过了一定期间的第2判定步骤；判定上述偏差的绝对值是否正在减少的第3判定步骤；在上述被计测的期间超过上述一定期间，且上述偏差的绝对值没有减少时，判定为异常的异常判定步骤。
根据本发明，由于偏差超过阈值的状态持续了一定期间，且偏差没有减少时，就判定为异常，因此，不需要现有的电流传感器等，而用简单的结构且低的成本，就能检测控制环路的异常。并且，不是基于操作量，而是基于偏差来检测异常，因此与基于操作量的情况相比，能更自然地检测异常，另外，由于阈值等的设定，而能高精度地检测异常。
本发明的异常检测装置，是基于从控制对象反馈的观测量与目标值的偏差，检测控制环路的异常，该控制环路包括输出对上述控制对象的操作量的控制装置，其中，包括下述装置：判定上述偏差是否超过了阈值的第1判定装置；基于上述第1判定装置的判定结果，计测上述偏差超过上述阈值的期间的计测装置；基于上述计测装置的计测结果，判定上述偏差超过上述阈值的期间是否持续了一定期间以上的第2判定装置；判定上述偏差的绝对值是否正在减少的第3判定装置；基于上述第2和上述第3判定装置的判定结果，在上述偏差超过上述阈值的期间持续一定期间以上，且上述偏差的绝对值没有减少时，判定为异常的异常判定装置。
根据本发明，由于偏差超过阈值的状态持续了一定期间，且偏差没有减少时，就判定为异常，因此，不需要现有的电流传感器等，而用简单的结构且低的成本，就能检测控制环路的异常。并且，不是基于操作量，而是基于偏差来检测异常，因此与基于操作量的情况相比，能更自然地检测异常，另外，由于阈值等的设定，而能高精度地检测异常。
本发明的温度调节器包括：基于从控制对象反馈的观测量与目标值的偏差，输出对上述控制对象的操作量的控制装置；在上述偏差超过了阈值的状态持续一定期间，且上述偏差没有减少时，判定为控制环路异常的异常判定装置。
根据本发明，由于偏差超过阈值的状态持续了一定期间，且偏差没有减少时，就判定为异常，因此，不需要现有的电流传感器等，而用简单的结构且低的成本，就能检测温度控制环路的异常。并且，不是基于操作量，而是基于偏差来检测异常，因此与基于操作量的情况相比，能更自然地检测异常，另外，由于阈值等的设定，而能高精度地检测异常。
本发明的温度调节器包括：基于从控制对象反馈的观测量与目标值的偏差，输出对上述控制对象的操作量的控制装置；在上述偏差超过了阈值的状态持续一定期间，且上述偏差的绝对值没有减少时，判定为控制环路异常的异常判定装置。
根据本发明，由于偏差超过阈值的状态持续了一定期间，且偏差没有减少时，就判定为异常，因此，不需要现有的电流传感器等，而用简单的结构且低的成本，就能检测温度控制环路的异常。并且，不是基于操作量，而是基于偏差来检测异常，因此与基于操作量的情况相比，能更自然地检测异常，另外，由于阈值等的设定，而能高精度地检测异常。
在本发明的优选实施例中，上述异常判定装置包括下述装置：判定上述偏差是否超过了上述阈值的第1判定装置；基于上述第1判定装置的判定结果，计测上述偏差超过上述阈值的期间的计测装置；基于上述计测装置的计测结果，判定上述偏差超过上述阈值的期间是否持续了一定期间以上的第2判定装置；判定上述偏差的绝对值是否正在减少的第3判定装置，基于上述第2和上述第3判定装置的判定结果进行判定。
根据本发明，由于偏差超过阈值的状态持续了一定期间，且偏差没有减少时，就判定为异常，因此，不需要现有的电流传感器等，而用简单的结构且低的成本，就能检测控制环路的异常。
在本发明的一个实施例中，上述控制环路是比例积分微分(PID)控制环路，上述控制装置是进行比例积分微分(PID)控制的装置，包括在基于由自动调谐动作得到的调制范围来确定上述阈值的同时，基于由自动调谐动作得到的停滞时间、积分时间或微分时间，来确定上述一定期间的确定装置。
根据本发明，利用进行自动调谐，就能自动地确定异常检测所必要的阈值等。
附图说明
图1是适用了本发明的一个实施例涉及的方法的温度控制系统的概略结构图；
图2是图1的温度调节器的正视图；
图3是图1的异常检测部的功能框图；
图4是图3的第3判定装置的结构图；
图5是第3判定装置的其他结构图；
图6是用于说明图1的实施例的动作的流程图；
图7(a)～图7(e)是正常时的时间表图；
图8(a)～图8(e)是SSR短路时的时间表图；
图9(a)～图9(e)是加热器断路时的时间表图；
图10(a)～图10(e)是传感器断路时的时间表图；
图11(a)～图11(e)是传感器短路时的时间表图；
图12(a)～图12(e)是正常时的时间表图；
图13是本发明的其他实施例的异常检测部的结构图；
图14是具有本发明的其他实施例的温度调节器的温度控制系统的结构图；
图15是图14的条件信号生成部的结构图；
图16是具有本发明的其他实施例的温度调节器和异常检测装置的温度控制系统的结构图；
图17是现有例的概略结构图；
图18是其他现有例的控制环路系统的框图。
其中，附图标记说明如下：
1…控制对象
2…温度传感器
3、3-1、3-2…温度调节器
4…SSR
5…加热器
6…温度传感器
13、13-1…异常检测装置
14、14-1…异常检测部
16、18、19…第1～第3判定装置
20、20-1…异常判定装置
具体实施例
以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。
(第一实施例)
图1是具有本发明的温度传感器的温度控制系统的结构图，对应于上述图17的部分使用相同的附图标记。
在该温度控制系统中，用温度传感器2检测加热炉等控制对象1的温度，并输入到温度调节器3，在温度调节器3，基于目标值(设定温度)与检测温度(观测量)，进行PID运算等，将操作信号(操作量)输出到SSR4，控制由AC电源6对加热器5的通电，将控制对象1的温度控制为目标值。
温度调节器3如图2所示，在其正面设置有显示现在温度和设定温度等的显示部60、上键61、下键62和模式键63等。
该温度调节器3如图1所示，包括接受来自温度传感器2的反馈输入的传感器输入电路7、A/D转换电路8、利用软件处理的滤波器9、进行PID运算等的控制部(控制装置)10、D/A转换电路11、输出电路12，以上结构基本上与现有例相同。
该实施例的温度调节器3内装有本发明的异常检测装置13，而不用设置电流传感器等，以简单的结构且低的成本，就能高精度地检测断路或短路等的温度控制环路的异常。该异常检测装置13、上述控制部10和滤波器9，由例如微型计算机构成。
异常检测装置13包括异常检测部14和异常报警部15。异常检测部14如图3所示，包括下述装置：判定从目标值(设定温度)减去被观测的控制量(检测温度)后的偏差是否超过了预先确定的正或负的阈值的第1判定装置16；基于第1判定装置16的判定结果，计测偏差超过上述阈值的期间的计测装置17；基于计测装置17的计测结果，判定偏差超过上述阈值的期间是否持续了一定期间以上的第2判定装置18；判定偏差的绝对值是否正在减少，即检测温度是否正在接近于设定温度的第3判定装置19；基于第2和第3判定装置18和19的判定结果，在偏差超过上述阈值的期间持续一定期间以上，且偏差的绝对值没有减少时，判定为异常的异常判定装置20，向异常报警部15输送来自该异常判定装置20的异常判定输出，异常报警部15向外部输出报警信号。再有，当然也可以基于该报警信号，在温度调节器3中进行报警显示等。
图4是判定偏差的绝对值是否正在减少的第3判定装置19的结构示意图。
在该图4中，关于例如至少2个采样时间以上之前的偏差Eold和现在的偏差Enow，在Eold和Enow是相同符号，且从Enow的绝对值减去Eold的绝对值的值在既定值以上的情况下，就判定为偏差的绝对值没有减少。
因此，如图4所示，在绝对值电路21中得到从目标值中减去观测控制量的现在的偏差Enow的绝对值，另一方面，在绝对值电路23中得到在延迟电路22中延迟的至少2个采样时间以上之前的偏差Eold的绝对值，计算绝对值的差分，由比较器24与既定值例如“0”比较，在既定值以上时，就向“与”电路25输送高电平输出，在不足既定值时，就向“与”电路25输送低电平输出。
此外，在符号判定电路26中，判定偏差Eold与偏差Enow的符号，在为相同符号时，就向“与”电路25输送高电平输出，在是不同符号时，就向“与”电路25输送低电平输出。
由此，“与”电路25在偏差Eold与偏差Enow是相同符号，且绝对值的差分在既定值以上的情况下，输送被定为偏差的绝对值没有减少的高电平的判定输出。
再有，该第3判定装置19中的采样周期也可以设定为根据控制对象的特性等能判定偏差是否正在减少的周期，例如，几秒或几分钟的程度。
图5是第3判定装置19的其他的结构的示意图。在该图5中，向低通滤波器27输入偏差的绝对值，在低通滤波器27的输出值的差分值或微分值在既定值以上时，判定为偏差的绝对值没有减少。
因此，如图5所示，由绝对值电路28得到从目标值减去观测控制量的偏差的绝对值，输入到低通滤波器27，计算低通滤波器27的输出与由延迟电路29延迟的至少2个采样时间以上之前的低通滤波器27的输出的差分，由比较器30与既定值比较，在既定值以上时，输送被定为偏差的绝对值没有减少的高电平输出。
在该图5中，由于能利用低通滤波器27去除噪声，因此，能防止噪声引起的误动作，也可以将采样周期设定得比图4的构成短，例如0.1秒或0.5秒的程度。
图6是具有如上构成的异常检测装置的异常检测动作的流程图。
首先，对构成计测装置17的定时计数器进行复位(步骤n1)，判定偏差是否在正或负的阈值以上(步骤n2)，不在阈值以上时，返回到步骤n1。偏差在阈值以上时，进行定时计数并计测(步骤n3)，判定计数值是否为对应于一定期间的阈值以上(步骤n4)，不在阈值以上时，返回到步骤n2。在步骤n4中，在计数值为对应于一定期间的阈值以上时，如上所述地判定偏差的绝对值是否正在减少(步骤n5)，若在减少中时，返回到步骤n2。在步骤n5中，在偏差的绝对值未在减少中时，即，在偏差超过阈值的期间持续一定期间以上，且偏差的绝对值没有减少时，判定为控制环路的异常，而输出异常报警后结束(步骤n6)。
在该实施例中，由作为根据自动调谐动作得到的调制范围(比例帯)乘以既定值、例如乘以“1”后的值，来确定偏差的阈值，此外，由作为同样地根据自动调谐动作得到的停滞时间(むだ時間)乘以既定值，例如乘以“2”后的值，来确定上述一定期间。
从而，根据该实施例，利用与现有技术一样地进行用于求PID常数的自动调谐动作，能自动地确定阈值和一定期间。
再有，作为本发明的其他实施例，代替停滞时间，也可以基于积分时间或微分时间，来确定上述一定期间，此外，也可以使上述阈值和上述一定期间能利用上述的键61～63的设定操作进行输入，另外，也可以不基于调制范围和停滞时间等，而进行上述阈值和上述一定期间的确定。
下面，基于图7～图12中示出的模拟的时间表图，详细说明该实施例的动作。
首先，图7(a)～图7(e)示出正常时的动作，图7(a)示出目标值(实线)、实际控制量(虚线)、操作量(点划线)和干扰操作量(双点划线)，图7(b)示出目标值(实线)、被观测的控制量(虚线)和传感器噪声(点划线)，图7(c)示出作为计测装置的定时计数器的计数值(实线)和判定偏差超过阈值的期间是否持续了一定期间以上的第2判定装置18的判定输出(虚线)，图7(d)示出作为上述图4的比较器24的输入的偏差的绝对值差分(实线)和判定偏差的绝对值是否正在减少的第3判定装置19的判定输出(虚线)，图7(e)分别示出异常判定装置20的异常判定输出(实线)。再有，纵轴的温度0℃对应于常温。此外，该时间表图示出1秒1个采样的数据的例子，输出基本上平缓地变化。
首先，在上升的时刻，如图7(b)所示，由于观测控制量偏离目标值很多，因此，偏差超过阈值，如图7(c)所示，定时计数器进行计测，但该计测值在到上述的一定期间之前，偏差变为阈值以下，由此，定时计数器被复位。
之后，由于直到外加干扰操作量之前，偏差在阈值以下，因此，定时计数器不进行计测，但由于传感器噪声而使观测控制量变动，如图7(d)所示，偏差的绝对值差分也以既定值、在该例子中以0为中心变动，反复进行着或输出或不输出被定为偏差的绝对值没有减少的判定输出，但由于偏差在阈值以下，因此，如图7(e)所示，不输出异常判定输出。
接着，若外加图7(a)中示出的干扰操作量，就如图7(b)所示，观测控制量从目标值偏离，偏差变为阈值以上，如图7(c)所示，定时计数器进行计测，由于该计测值超过一定期间，因此输出被定为偏差超过阈值的期间持续了一定期间以上的判定输出。这时，如图7(d)所示，由于偏差的绝对值差分不足0，因此，不输出被定为偏差的绝对值没有减少的判定输出，从而，如图7(e)所示，不输出异常判定输出。
在该例子中，在正常时，虽然还没有输出异常判定输出，但是在更大的干扰的情况下，也能够作为异常而输出异常判定输出。即，利用上述的阈值、一定期间或既定值的选择，也能将干扰判定为异常，输出异常判定输出，也能根据用途，将大的干扰作为异常而进行判定。
图8(a)～图8(e)示出作为上述的操作器的SSR短路时的动作，图8(a)示出目标值(实线)和实际控制量(虚线)，图8(b)示出目标值(实线)和被观测的控制量(虚线)，图8(c)示出作为计测装置的定时计数器的计数值(实线)和判定偏差超过阈值的期间是否持续了一定期间以上的第2判定装置18的判定输出(虚线)，图8(d)示出偏差的绝对值差分(实线)和判定偏差的绝对值是否减少的第3判定装置19的判定输出(虚线)，图8(e)分别示出异常判定装置20的异常判定输出(实线)。
首先，在上升的时刻，如图8(b)所示，由于观测控制量偏离目标值很多，因此，偏差超过阈值，如图8(c)所示，定时计数器进行计测，但该计测值在达到上述的一定期间之前，偏差变为阈值以下，由此，定时计数器被复位。
之后，由于直到SSR短路，偏差在阈值以下，因此，定时计数器不进行计测，但在该例子中，如图8(b)所示，由于观测控制量低于目标值，而再次返回到目标值，如图8(d)所示，偏差的绝对值差分也超出作为既定值的0，输出被定为偏差的绝对值没有减少的判定输出，但由于偏差在阈值以下，因此，如图8(e)所示，不输出异常判定输出。
接着，若SSR短路，就如图8(b)所示，观测控制量上升，偏差超过阈值，如图8(c)所示，作为计测装置的定时计数器进行计测，其计测值若达到一定期间，就输出被定为偏差超过阈值的期间持续一定期间以上的判定输出。
此外，如图8(d)所示，由于偏差的绝对值差分变为作为既定值的0以上，因此，输出被定为偏差的绝对值没有减少的判定输出，由此，如图8(e)所示，输出异常判定输出。
图9(a)～图9(e)示出加热器断路时的动作，图9(a)示出目标值(实线)、实际控制量(虚线)和操作量(点划线)，图9(b)示出目标值(实线)和被观测的控制量(虚线)，图9(c)示出作为计测装置的定时计数器的计数值(实线)和判定偏差超过阈值的期间是否持续了一定期间以上的第2判定装置18的判定输出(虚线)，图9(d)示出偏差的绝对值差分(实线)和判定偏差的绝对值是否正在减少的第3判定装置19的判定输出(虚线)，图9(e)分别示出异常判定装置20的异常判定输出(实线)。
直到加热器断路之前的动作与上述的SSR短路的情况一样。
若加热器断路，如图9(a)所示，就变为不外加操作量，如图9(b)所示，观测控制量降低，偏差超过阈值，如图9(c)所示，作为计测装置的定时计数器进行计测，若该计测值达到一定期间，就输出被定为偏差超过阈值的期间持续一定期间以上的判定输出。
此外，如图9(d)所示，由于偏差的绝对值差分变为作为既定值的0以上，因此，输出被定为偏差的绝对值没有减少的判定输出，由此，如图9(e)所示，输出异常判定输出。
图10(a)～图10(e)示出传感器断路时的动作，图10(a)示出目标值(实线)、实际控制量(虚线)和操作量(点划线)，图10(b)示出目标值(实线)和被观测的控制量(虚线)，图10(c)示出作为计测装置的定时计数器的计数值(实线)和判定偏差超过阈值的期间是否持续在一定期间以上的第2判定装置18的判定输出(虚线)，图10(d)示出偏差的绝对值差分(实线)和判定偏差的绝对值是否正在减少的第3判定装置19的判定输出(虚线)，图10(e)分别示出异常判定装置20的异常判定输出(实线)。再有，在图10(a)中，实际控制量(虚线)和操作量(点划线)在0.0上重合。
若传感器断路，就如图10(a)所示，实际控制量尽管是常温，作为传感器输入(观测控制量)，如图10(b)所示，还是变为非常高的温度，因此，操作量如图10(a)所示，成为0。
此外，如图10(b)所示，观测控制量偏离目标值很多，偏差超过阈值，如图10(c)所示，作为计测装置的定时计数器进行计测，当该计测值达到一定期间，就输出被定为偏差超过阈值的期间持续一定期间以上的判定输出。
此外，如图10(d)所示，由于偏差的绝对值差分变为作为既定值的0，因此，输出被定为偏差的绝对值没有减少的判定输出，由此，如图10(e)所示，输出异常判定输出。
图11(a)～图11(e)示出传感器短路时的动作，图11(a)示出目标值(实线)、实际控制量(虚线)和操作量(点划线)，图11(b)示出目标值(实线)和被观测的控制量(虚线)，图11(c)示出作为计测装置的定时计数器的计数值(实线)和判定偏差超过阈值的期间是否持续一定期间以上的第2判定装置18的判定输出(虚线)，图11(d)示出偏差的绝对值差分(实线)和判定偏差的绝对值是否正在减少的第3判定装置19的判定输出(虚线)，图11(e)分别示出异常判定装置20的异常判定输出(实线)。
当传感器短路时，如图11(b)所示，由于不是控制对象的温度，而是周围的常温附近的温度作为观测控制量被输入，因此，如图11(a)所示，操作量和实际控制量上升。
此外，如图11(b)所示，观测控制量偏离目标值，偏差超过阈值，如图11(c)所示，作为计测装置的定时计数器进行计测，当该计测值达到一定期间，就输出被定为偏差超过阈值的期间持续一定期间以上的判定输出。
此外，如图11(d)所示，由于偏差的绝对值差分为作为既定值的0，因此，输出被定为偏差的绝对值没有减少的判定输出，由此，如图11(e)所示，输出异常判定输出。
如上所述，不设置电流传感器，就能高精度地检测加热器断路、SSR短路、传感器短路、传感器断路等异常。
再有，本发明不限于加热器断路、SSR短路、传感器短路、传感器断路等，而能对引起偏差不减少这样的现象的所有异常进行检测，例如，能将加热器电源的停电、A/D转换器或D/A转换器的故障、传感器输入电路的异常、输出电路的异常、超过加热器能力的大的干扰等作为异常而检测出。
再有，图12(a)～图12(e)示出稳态操作量是100％的情况下的动作，图12(a)示出目标值(实线)、实际控制量(虚线)和操作量(点划线)，图12(b)示出目标值(实线)和被观测的控制量(虚线)，图12(c)示出作为计测装置的定时计数器的计数值(实线)和判定偏差超过阈值的期间是否持续在一定期间以上的第2判定装置18的判定输出(虚线)，图12(d)示出偏差的绝对值差分(实线)和判定偏差的绝对值是否正在减少的第3判定装置19的判定输出(虚线)，图12(e)分别示出异常判定装置20的异常判定输出(实线)。在图12(a)中，目标值与操作量重合。
在该实施例中，即使在稳态操作量是100％的情况下，也不检测为异常，但是在上述的图18的现有例中，操作量是100％，超过规定的基准温度范围而温度也不上升的情况下，就误判定为是异常。
(第二实施例)
图13是本发明的其他实施例的温度调节器的异常检测部14-1的结构图，对应于上述图3的部分使用相同的附图标记。
在上述的实施例中，在满足了作为第2判定装置(第1条件信号输出装置)18的判定输出的第1条件信号和作为第3判定装置(第2条件信号输出装置)19的判定输出的第2条件信号的“与”条件时，异常判定装置20判定为异常，并输出异常判定信号。
对此，在该实施例中，不仅进行与上述的第一实施例一样的判定而能进行异常检测，而且对现有已知的报警信号，例如，在检测温度超过了预先设定的上限温度时从上限信号生成部66输出的上限报警信号、在检测温度低于预先设定的下限温度时从下限报警信号生成部67输出的下限报警信号、在偏差偏离了预先确定的范围时从偏差报警信号生成部68输出的偏差报警信号，可由用户通过键操作，作为条件信号来选择设定，由此，通过选择装置64，将这些被选择的条件信号输送到作为异常判定装置的“与”电路20-1，在满足了被选择的所有条件信号时，输出异常判定信号。
通过参照操作手册等，进行上述的各种键61～63的操作，从而选择模式，选择期望的条件信号，从而进行上述这样的条件信号的选择设定。
再有，作为本发明的其他实施例，异常判定装置也可以选择设定“与”条件以外的例如“或”条件等。
由此，用户就能根据需要组合条件信号来检测异常。
(第三实施例)
图14是本发明的又一个其他实施例的温度控制系统的结构图，对应于上述图1的部分使用相同的附图标记。
该实施例的温度调节器3-1具有条件信号生成部65，以代替异常检测部14和异常报警部15。
该条件信号生成部65如图15所示，生成作为上述第2判定装置(第1条件信号输出装置)18的判定输出的第1条件信号、作为第3判定装置(第2条件信号输出装置)19的判定输出的第2条件信号、作为从各报警信号生成部66～68输出的报警信号的上限报警信号、下限报警信号及偏差报警信号，并作为条件信号从输出端子69向程序控制器70输出。
由接受这些条件信号的程序控制器70的异常检测部71进行异常检测。该异常检测部71的动作由程序控制器70设定，与上述的第一实施例或第二
实施例一样地进行。
再有，也可以使用个人计算机来代替程序控制器70进行异常判定，也可以组合继电器以取出异常判定输出。
(第四实施例)
图16是本发明的其他实施例的温度控制系统的结构图，对应于上述图1的部分使用相同的附图标记。
在该实施例中，温度调节器3-2具有向外部输出目标值和控制量的输出端子，异常检测装置13-1基于来自该温度调节器3-2的目标值和控制量，与上述第一实施例一样地进行异常检测。
即，异常检测装置13-1与上述的第一实施例的异常检测装置13一样，具有异常检测部14和异常报警部15，同样地进行异常检测。
在该实施例中，是从温度调节器3-2对异常检测装置13-1输出目标值和控制量，但是也可以是输出偏差，或者仅输出目标值，也可以由传感器2获取检测温度。
(其他的实施例)
再有，在本发明中，在使目标值斜坡状地变化的情况下，考虑到满足所谓的偏差超过了阈值的状态持续一定期间，且偏差的绝对值没有减少这样的条件，在有关的斜坡状的目标值变更的情况下，目标值在被变更期间也可以不进行异常检测。
在上述的各实施例中，说明了适用于温度控制环路的异常检测，但是，本发明并不限于温度控制，也可以适用于压力、流量、液位、位置、速度、转速等各种各样的控制环路的异常检测。
再有，偏差也可以是从被观测的控制量(反馈值)减去目标值而得到的值。
根据以上这样的本发明，由于偏差超过阈值的状态持续了一定期间，且上述偏差的绝对值没有减少时，判定为异常，因此，不设置电流传感器，而以简单的结构且低的成本，就能检测引起所谓的偏差的绝对值不减少这样的现象的各种各样的异常，例如，加热器断路、传感器断路、传感器短路等异常。并且，与使用操作量来检测异常的现有例相比，能进行高精度的异常检测。

Claims (4)

1.一种异常检测方法，用于检测控制环路的异常，该控制环路包括基于从控制对象反馈的观测量与目标值的偏差，输出对上述控制对象的操作量的控制装置，其特征在于，包括下述步骤：
判定上述偏差是否超过了阈值的第1判定步骤；
在上述偏差超过了上述阈值时，计测超过的期间的计测步骤；
判定被计测的期间是否超过了一定期间的第2判定步骤；
判定上述偏差的绝对值是否正在减少的第3判定步骤；
在上述被计测的期间超过上述一定期间，且上述偏差的绝对值没有减少时，判定为异常的异常判定步骤。
2.一种异常检测装置，用于检测控制环路的异常，该控制环路包括基于从控制对象反馈的观测量与目标值的偏差，输出对上述控制对象的操作量的控制装置，其特征在于，包括下述装置：
判定上述偏差是否超过了阈值的第1判定装置；
基于上述第1判定装置的判定结果，计测上述偏差超过上述阈值的期间的计测装置；
基于上述计测装置的计测结果，判定上述偏差超过上述阈值的期间是否持续了一定期间以上的第2判定装置；
判定上述偏差的绝对值是否正在减少的第3判定装置；
基于上述第2和上述第3判定装置的判定结果，在上述偏差超过上述阈值的期间持续一定期间以上，且上述偏差的绝对值没有减少时，判定为异常的异常判定装置。
3.一种温度调节器，其特征在于，包括：
基于从控制对象反馈的观测量与目标值的偏差，输出对上述控制对象的操作量的控制装置；
在上述偏差超过了阈值的状态持续一定期间，且上述偏差的绝对值没有减少时，判定为控制环路异常的异常判定装置，
上述异常判定装置包括下述装置：判定上述偏差是否超过了上述阈值的第1判定装置；基于上述第1判定装置的判定结果，计测上述偏差超过上述阈值的期间的计测装置；基于上述计测装置的计测结果，判定上述偏差超过上述阈值的期间是否持续了一定期间以上的第2判定装置；判定上述偏差的绝对值是否正在减少的第3判定装置，
基于上述第2和上述第3判定装置的判定结果进行判定。
4.如权利要求3所述的温度调节器，其特征在于，
上述控制环路是比例积分微分控制环路，上述控制装置是进行比例积分微分控制的装置，包括在基于由自动调谐动作得到的调制范围来确定上述阈值的同时，基于由自动调谐动作得到的停滞时间、积分时间或微分时间，来确定上述一定期间的确定装置。
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