JP2595169B2 - プラント安全保護系の安全保護装置 - Google Patents
プラント安全保護系の安全保護装置Info
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Description
場合に負荷を安全側に動作させるプラント安全保護系の
安全保護装置に関する。
し、各種の分野に適用されている。その一例としては、
特開昭60−2291023号公報記載フェールセーフ
負荷制御装置がある。この従来技術では、マイクロコン
ピュータから出力する比較的低周波のパルス信号によっ
て、高周波信号を出力する発振器の動作を制御してい
る。このため、マイクロコンピュータの出力であるパル
ス信号が停止し、その出力信号が論理“1”あるいは
“0”に縮退故障すれば、発振器の出力は停止する。発
振器の出力がパルス信号である場合には、パルストラン
スを介して整流回路及び平滑回路によって整流された直
流電圧が得られる。この直流電圧によって負荷を駆動す
るが、パルス信号の出力が停止すれば直流電圧が得られ
なくなり、負荷は安全側に動作する。ただし、マイクロ
コンピュータから出力するパルスは、発振器に直接入力
されるのではなく、一定の時定数を有するフィルタを介
して入力するようになっている。
が発生したか否かを判定する別の従来技術として、特開
昭61−43348号公報記載のものがある。この従来
技術では、制御用マイクロコンピュータから所定周波数
の信号を出力させ、この信号の周波数が許容範囲内にあ
るか否かを比較器によって判定し、許容範囲内であれば
論理“1”を出力させ、許容範囲から逸脱したときは制
御用マイクロコンピュータに異常が発生したとして論理
“0”を出力させるようにしている。
229102号公報記載の従来技術は、マイクロコンピ
ュータの出力と発振器の入力の間にフィルタを設けてい
る。このため、マイクロコンピュータのパルス出力が停
止しても、発振器は、フィルタの時定数に係わる時間だ
け遅れて発振が停止するため、システム全体の応答性が
遅れるという問題がある。また、マイクロコンピュータ
からの出力パルスの周波数が高くなる様な異常が発生し
ても、この異常に対して発振器が停止するということは
ないため、発振器は発振動作を継続し、負荷は動作を継
続し、フェイルセーフ性が確保されない。
載の従来技術は、制御用マイクロコンピュータから負荷
制御用信号とは別にフェイルセーフ判定用の信号を出力
するプログラムを周期的に実行する構成をとり、負荷制
御用信号で直接にフェイルセーフの判定を行うものでな
い。つまり、間接的に制御用マイクロコンピュータに異
常が発生したか否かを判定するものである。従って、判
定用信号の出力に異常が発見されなくても、制御用信号
に異常が発生する虞がある。
問題とならない高速応答で、しかも、負荷制御信号に異
常が生じたとき確実にフェイルセーフ機能を動作させる
ことのできる信頼性の高い安全保護装置を提供すること
にある。
全保護系の負荷を制御するスイッチの直流駆動電圧を生
成する安全保護装置において、入力信号の周波数が基準
範囲内にあるか否かを監視する周波数監視手段と、該周
波数監視手段が基準範囲内の周波数を検出しているとき
のみ前記入力信号を出力するゲート手段と、該ゲート手
段の出力信号から前記直流駆動電圧を生成して前記スイ
ッチに出力する手段とを備えることで、達成される(請
求項1)。上記目的はまた、プラント安全保護系の負荷
を制御するスイッチの直流駆動電圧を、矩形波信号ある
いは交流信号で成る入力信号を整流手段で整流し生成す
る安全保護装置において、前記入力信号の周波数が基準
範囲内にあるか否かを監視する周波数監視手段と、該周
波数監視手段が前記入力信号の周波数が前記基準範囲か
らの逸脱したことを検出したとき該入力信号の前記整流
手段への出力を遮断するゲート手段とを備えることで、
達成される(請求項2)。
信号を入力信号とし該入力信号を整流してプラント安全
保護系の負荷を制御するスイッチの直流駆動電圧として
出力する安全保護装置において、前記入力信号の周波数
を監視する周波数監視手段と、該周波数監視手段の監視
している周波数が基準範囲内のときは前記入力信号から
生成した前記直流駆動電圧を出力させ該周波数が前記基
準範囲から逸脱したとき該入力信号の整流を遮断して前
記負荷を安全側に制御する手段とを備えることで、達成
される(請求項3)。
信号を入力信号とし該入力信号の周波数を監視する周波
数監視手段と、該周波数監視手段が基準範囲内の周波数
を検出しているとき前記入力信号を出力し前記周波数が
前記基準範囲から逸脱したとき該出力を遮断するゲート
手段と、該ゲート手段からの出力信号のうち交流成分の
み通過させるトランスと、該トランスの出力信号を整流
しプラント安全保護系の負荷を制御するスイッチの直流
駆動電圧として出力する整流手段とを備えることで、達
成される(請求項4)。
信号を入力信号とし該入力信号の周波数を監視する周波
数監視手段と、該周波数監視手段が基準範囲内の周波数
を検出しているとき前記入力信号を出力し前記周波数が
前記基準範囲から逸脱したとき該出力を遮断するゲート
手段と、該ゲート手段からの出力信号のうち直流成分を
カットして出力するトランスと、該トランスの出力信号
を整流しプラント安全保護系の負荷を制御するスイッチ
の直流駆動電圧として出力する整流手段とを備えること
で、達成される(請求項5)。
信号を入力信号とし該入力信号の周波数を監視する周波
数監視手段と、該周波数監視手段が基準範囲内の周波数
を検出しているとき前記入力信号を出力し前記周波数が
前記基準範囲から逸脱したとき該出力を遮断するゲート
手段と、該ゲート手段からの出力信号のうち交流成分の
み通過させるトランスと、該トランスの出力信号を整流
しプラント安全保護系の負荷を制御するスイッチの直流
駆動電圧として出力する整流手段と、前記周波数監視手
段の出力信号が前記入力信号の前記基準範囲からの逸脱
を示したとき故障発生を出力する第1診断手段と、前記
整流手段から出力される直流電圧を監視し該直流電圧が
所定電圧に達していないとき故障発生を出力する第2診
断手段とを備えることで、達成される(請求項6)。
荷を制御するフェールセーフ回路を備える安全保護装置
において、前記負荷を駆動するときに矩形波信号あるい
は交流信号を発信しトリップ信号が発生したとき前記発
信を遮断する周波数発生手段と、該周波数発生手段の発
信した信号を光信号に変換して光ケーブルを伝播させ受
信側で該光信号を電気信号に変換する光伝送系と、該光
伝送系を通して受信し電気信号に変換された信号を入力
信号とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の安
全保護装置とを備えることで、達成される(請求項
7)。
成し、且つ、入力信号の周波数を監視し周波数が基準範
囲から逸脱したとき入力信号の後段への出力を遮断して
スイッチの直流駆動電圧の出力を遮断するようにしたの
で、安全保護装置のフェールセーフ性及び信頼性がより
一層向上する。基準となる周波数を比較的高い周波数に
設定しておくことにより、基準範囲からの逸脱も瞬時に
検出でき、システムの応答性を高めることができる。
て説明する。尚、各図に示す各実施例の構成で、同様の
構成要素あるいは相当部分には同一符号を付してある。
護装置(以下、フェイルセーフ回路ともいう。)の構成
図である。本実施例のフェイルセーフ回路は、入力信号
の周波数を監視する周波数監視手段14と、この周波数
監視手段14の出力信号を増幅する信号増幅回路4と、
この信号増幅回路4で増幅された周波数監視手段14の
出力信号を入力とするトランス5と、トランス5の出力
信号を整流する整流回路11とで構成され、整流回路1
1の出力である直流電圧でスイッチ9を駆動し、負荷1
0と電源8(交流電源でも、直流電源でもよく、負荷1
0の駆動電圧のタイプに応じて電源の種類を決める。)
との接続を制御するようになっている。整流回路11
は、トランス5の出力信号を整流する信号整流器6と、
コンデンサ7からなる。
5は、トランス5に入力する信号が交流あるいはパルス
信号であれば、スイッチ9の駆動電圧を出力するが、こ
の入力信号が遮断されたり直流になってしまう異常が発
生すると、スイッチ9の駆動電圧を出力せず、スイッチ
9はシステムを安全側に制御する。しかし、トランス5
は、入力信号の周波数が許容範囲外に外れる異常が発生
しても、その入力は交流あるいはパルス信号であるた
め、そのままスイッチ9の駆動電圧を出力し続けてしま
う。そこで、本実施例のフェイルセーフ回路では、周波
数監視手段14をトランス5の前段に設けている。
波数同調回路2と、2入力ANDゲート3とを備え、入
力端子1に印加される入力信号を周波数同調回路2を通
して処理した信号と前記入力信号との論理積をANDゲ
ート3でとりその出力を信号増幅回路4に入力するよう
になっている。
あらかじめ定めた基準周波数に対して許容範囲内に入っ
ているか否かを検出し、許容範囲内の場合には論理
“1”を出力し、許容範囲から逸脱した場合には論理
“0”を出力する。周波数同調回路2の具体的構成にあ
たってはPLLを用いる。PLLは、高速応答特性,安
全性,小型化の点で優位である。PLLについては、種
々の図書があるが、例えば、東京電機大学出版局から発
行されている「PLLの基本と応用」(昭和53年3月15日、
第1版1刷発行)が参考になる。
に示すように、時刻t0までは基準周波数の矩形波信号
であり、その後にその周波数が許容範囲外に外れる異常
が発生したとする。ここでは説明を簡単にするために、
周波数が無限大になる異常つまり直流信号になる異常が
発生したとして説明する。入力信号の周波数が許容範囲
外に外れると、周波数同調回路2の出力信号は、図2
(b)のようになる。周波数同調回路2の出力信号は、時
刻t0以後、少し時間が経過した後に論理“0”になっ
ているが、これは周波数同調回路2の遅れである。例え
ば、PLLを用いた場合、このPLLを構成する低域フ
ィルタの時定数に係わる時間だけ遅れるが、基準周波数
を高く設定すれば、この低域フィルタの時定数も小さく
できるので、この遅れ時間を短かくすることが可能であ
る。
力信号と周波数同調回路2の出力信号との論理積をと
り、図2(c)の信号を出力する。この出力信号は、信号
増幅回路4によって増幅され、トランス5を介して整流
回路11に印加され、この整流回路11によって直流電圧に
変換される。ここで、入力信号を、トランス5が飽和し
ない周波数の矩形波信号に設定しておけば、トランス5
の出力も矩形波信号となり、整流器6によって全波整流
することにより、直流電圧となる。実際には、トランス
5の出力である矩形波信号の立上がり及び立下がりが完
全に垂直になることはなく、わずかに傾く。このため、
整流器6の出力である直流電圧には、わずかのリップル
が生じる。このリップルを抑制するためにコンデンサ7
を設けているが、その目的から、コンデンサ7は非常に
容量の小さいもので良く、これによるフェイルセーフの
応答遅れはほとんどないと考えてよい。従って、整流回
路11の出力信号は図2(d)のようになる。
出力して、負荷10を制御する。なお、スイッチ9は、シ
ステムの高速応答が要求される場合や整流回路の電力容
量が小さい場合には、半導体スイッチ(IGBT、FE
Tが有効)とすることが必要である。時刻t0以降は、整
流回路の直流電圧が喪失するので、スイッチ9が動作
し、負荷10をフェイルセーフ側に動作させることにな
る。
同調回路2がその出力を論理“1”にし続けるという故
障が発生しても、入力信号が基準周波数の信号であれ
ば、整流回路の出力として直流電圧が得られ、スイッチ
9は動作し続け、問題はない。そして、入力信号の周波
数が直流になれば、整流回路の出力電圧は喪失し、スイ
ッチ9が動作する。
的な故障が発生しても、トランス5の作用及び整流回路
の無電源化構成により、負荷を安全側に動作させること
が可能である。
りっぱなしになる故障が発生し、なおかつ、入力信号の
周波数が基準周波数から逸脱するという故障が重なると
いうように、発生確率的には極めて低い故障が発生した
場合、上述した実施例においては、十分なフェイルセー
フ性を確保できない。これについては、後述する診断回
路の付加により、上記両故障を区別して事前に検出する
ことで対応する。なお、この場合に、入力信号の周波数
が基準周波数よりも十分低い値に変化すれば、トランス
の飽和特性により、矩形波の立上がり及び立下がりのみ
しか整流回路11に信号が伝達されなくなるので、十分な
直流電圧は整流回路11から得られなくなり、フェイルセ
ーフ動作となる。
答性が確保でき、かつ入力信号の周波数が許容値を逸脱
するような故障が発生してもフェイルセーフ動作を実現
することが可能である。
ルセーフ回路の構成図である。図1に示す第1実施例と
異なる点は、入力信号が交流信号であり、入力端子1と
ANDゲート3間に波形整形回路13を設けたことであ
る。この波形整形回路13と、周波数同調回路2と、AN
Dゲート3とで周波数監視手段14を構成している。
容範囲内であれば、図4(b)のように、論理“1”の信
号が周波数同調回路2から出力される。波形整形回路13
は入力の交流信号の波形を整形して、図4(c)に示すよ
うな矩形波の信号を出力する。この結果、ANDゲート
3からは、図4(d)に示す信号が出力される。ANDゲ
ート3以降の回路の動作は図1の第1実施例と同一であ
る。従って、入力信号が矩形波信号でなく、交流信号で
あっても、高速応答のフェイルセーフ動作が実現でき
る。また、入力信号の周波数が許容範囲を逸脱すれば、
フェイルセーフの動作をすることができる。本実施例
は、正弦波の交流信号を入力信号としているが、入力信
号が三角波やその他の波形の信号であっても、波形整形
回路がその入力信号から矩形波の信号を出力できる構成
であれば、対処できる。
に設けて、この波形整形回路13の出力信号を周波数同調
回路2及びANDゲート3に出力するように構成しても
同様の結果が得られる。この場合は、周波数同調回路2
の入力信号は常に矩形波の信号となるので、この矩形波
専用の周波数同調回路を構成すればよいことになる。本
実施例によれば、周波数監視手段14の入力側に波形整形
回路13を設けるので、入力信号の波形を限定する必要は
ないという効果がある。
ルセーフ回路の構成図である。この特徴は、周波数監視
手段14が周波数同調回路2そのもので構成し、端子1に
印加する入力信号を、2つの周波数成分が合成された信
号、つまり周波数変調された信号としている。
された信号を端子1に印加する。この入力信号は、周波
数f1(1/ΔT1の値)の信号が周波数f2(1/ΔT2
の値)の信号で変調された信号である。f2がf1で変調
されても同一の入力信号(図7(a))となる。周波数同
調回路2の基準周波数が許容範囲内でf1に設定されて
いれば、周波数同調回路2の出力は、この周波数f1が
存在する時は論理“1”となり、そうでない時は論理
“0”となり、図7(b)に示す信号が得られる。この図
7(b)の信号の周波数(1/ΔT2の値)がトランス5の
伝達特性と一致するように予め定めておけば、図7(c)
に示す直流電圧が整流回路11から得られる。時刻t0以
降で入力信号の周波数が許容範囲からずれると、周波数
同調回路2の出力が論理“0”に固定され、整流回路11
からの直流電圧は喪失し、フェイルセーフ動作になる。
になると、周波数同調回路2は、この周波数f1の信号
に同調し、論理“1”の信号が出力され続ける。この結
果、トランス5の入力信号が直流的になるので、整流回
路11からの直流電圧は得られなくなり、フェイルセーフ
の動作をする。逆に、端子1の入力信号が周波数f2の
みの信号になると、周波数同調回路2は、この周波数f
2の信号に同調しなくなり、論理“0”の信号が出力さ
れ続ける。この場合も、トランス5の入力信号が直流的
になるので、整流回路11からは直流電圧が得られなく、
フェイルセーフの動作になる。
信号と合成した信号、いわゆる周波数変調した信号とす
ることにより、両信号が正しい時にのみ通常の動作モー
ドとなり、それ以外の時はフェイルセーフ動作になる。
形波信号としていたが、これに限定されるものではな
く、f1の信号を正弦波にしたり、f1及びf2を正弦波
にしたり、その他の波形の信号にしても何ら問題なく動
作する。
接続された直流検出手段24及び表示手段25は、周波数同
調回路2つまり周波数監視手段14の出力が直流すなわち
異常になったか否かを監視するための手段である。この
ように、非常に簡単な手段24,25で異常を監視できるの
は、正常時にのみ周波数監視手段14の出力が矩形波信号
になるからである。この検出手段により、周波数監視手
段14を含め、それより入力側の異常を監視することが可
能となる。
する診断回路を付加した本発明の第4実施例に係るフェ
イルセーフ回路の構成図であり、第1,第2診断回路以
外は、図1の第1実施例と同じである。
T回路27とこれに接続されている表示手段28は、周波数
監視手段14を含め、それより入力側の異常を検出するた
めに設けた第1診断回路を構成する。入力信号の周波数
が基準範囲内から逸脱する故障が発生した場合、周波数
同調回路2の出力は論理“0”に固定される、いわゆる
論理“0”縮退故障となる。この場合、NOT回路27の
出力は常時“1”となり、表示手段28は点灯状態にな
り、異常が検出できる。この診断機能については、この
回路27,28を周波数同調回路2の出力段に設けることで
実現できるため、図3の第2実施例についても、まった
く同様に適用できる。なお、周波数同調回路2が論理
“1”に故障する場合は,周波数同調回路2が正しく動
作する場合と区別する必要があり、これについては後述
する。
断回路を構成する電圧検出手段16を整流回路11の出力段
に設け、整流回路11から出力される直流電圧を監視する
ことにより、整流回路11を含め、それより前段の異常を
検出する。通常時は、図2(d)に示したように一定レベ
ルの直流電圧が整流回路11から出力される。異常時は、
この直流電圧が喪失する。また、周波数同調回路2の出
力が論理“1”に縮退故障し、かつ入力信号の周波数が
十分低くなると、トランス5の出力は、入力信号の立上
がり及び立下がりのみしか出力しないため、整流回路11
の出力はパルス的な電圧になるか、ほとんど0ボルトの
電圧になる。パルス的な電圧になっても、約0ボルトと
なる時間帯は存在する。つまり、異常が発生すれば、整
流回路11の出力電圧は約0ボルトになる場合があること
に着目し、この0ボルトの電圧を電圧検出手段16で検出
するようにしている点が特徴である。
抵抗22、バッファ23から成っている。整流回路11の直流
電圧が所定電圧であれば、発光素子19からの光信号が受
光素子20に伝播され、受光素子20が導通する。この結
果、バッファ23の出力は論理“0”となり、表示手段17
は異常を示すことはない。しかし、上記直流電圧がほぼ
0ボルトになると、発光素子19から光信号が出力されな
くなるため、受光素子20は導通しなくなる。この結果、
バッファ23の出力は論理“1”となり、表示手段17は異
常を示す。ここでこの異常をホールドするようにするに
は、バッファ23の出力段にラッチ回路を設ければよい。
のレベルを監視することにより、整流回路を含めて、こ
れより前段の異常が検出できるようになる。なお、この
第2診断回路は、図3の第2実施例,図6の第3実施例
についてもまったく同様に適用できる。
路付きフェイルセーフ回路の構成図である。本実施例が
図8の第4実施例と基本的に異なる点は、短時間のテス
ト信号を周波数同調回路2に印加するテスト信号出力手
段31を設けると共に、テスト信号印加時の周波同調回路
2,整流回路11,スイッチ9の各応答を検出する回路を
設けた点である。
作を述べる。端子1には図10(a)に示す入力信号が印
加される。この入力信号の周波数は周波数同調回路2の
基準周波数の許容範囲内に設定されている。テスト信号
出力手段31から図10(b)に示すテスト信号がANDゲ
ート29に印加されたとき、ANDゲート29の出力信号は
図10(c)のようになる。この結果、周波数同調回路2
は、図10(d)のように、テスト信号が印加されている
間(詳細にはΔT4だけ遅れる)だけ、同調しなくなっ
て論理“0”の信号を出力する。ラッチ回路42は、その
出力の初期状態が論理“1”となっており、図10(e)
に示すように、周波数同調回路2の出力信号が論理
“1”から論理“0”に立下がる時に、出力が論理
“0”となる。NOT回路40及び遅延回路41により、遅
延回路41の出力信号は、図10(f)のように、遅延回路4
1によりΔT3だけ遅れた信号となる。このΔT3はΔT4
より長く設定して、ラッチ回路42の出力信号が論理
“1”になっている時とオーバーラップしない様にして
いる。この結果、ANDゲート43の出力信号は図10
(g)のように論理“0”であり、ラッチ回路44の出力も
図10(b)のように論理“0”となる。このため、表示
手段30は周波数同調回路2が正常であることを示すこと
ができる。
“1”に縮退故障する場合について述べる。図11(a)
の入力信号が端子1に印加され、図11(b)のテスト信
号がANDゲート29に印加され、ANDゲート29の出力
信号が図11(c)のようになっても、これとは無関係に
周波数同調回路2の出力信号が図11(d)のように論理
“1”に縮退故障になっている。この結果、ラッチ回路
42の出力信号は初期値の論理“1”のままとなる。遅延
回路41からは図11(f)に示す信号が出力されるため、
ANDゲート43の出力信号は図11(g)のようになる。
この結果、ラッチ回路44は時刻t1以降で論理“1”の
信号を出力し続ける。この信号が表示手段30に出力さ
れ、周波数同調回路2の異常が表示される。
“0”に縮退故障する場合について図12を参照して述
べる。図12(a)〜図12(c)は図11(a)〜(c)と同一で
ある。周波数同調回路2の出力が図12(d)のように論
理“0”に故障しているため、ラッチ回路42の出力信号
は図12(e)に示すように初期値の論理“1”のままと
なる。遅延回路41からは図12(f)に示す信号が出力さ
れるため、ANDゲート43の出力信号図12(g)のよう
になる。この結果、ラッチ回路44は時刻t1以降で論理
“1”の信号を出力し続ける。この信号が表示手段30に
出力され、周波数同調回路2の異常が表示される。
流回路11を含め、これより前段の回路の診断について述
べる。回路すべてが正常の場合をまず述べる。端子1に
は図13(a)の入力信号が印加され、図13(b)のテスト
信号が出力されると、図10と同様に、周波数同調回路
2の出力信号は図13(d)のようになる。遅延回路36
は、図13(e)のようにテスト信号の立上がり時のみ遅
れた信号を出力する。整流回路11は、周波数同調回路2
の出力信号が図13(d)であるため、図13(f)のように
なる。この結果、電圧検出回路16の出力信号は図13
(g)のようになる。このため、ANDゲート37の出力は
図13(h)のように常に論理“0”となり、ラッチ回路3
8の出力信号も図13(i)のように論理“0”となる。従
って、表示手段46は何ら異常が発生していないことを表
示する。
述べる。端子1に印加される入力信号が図14(a)のよ
うになったとする。この結果、周波数同調回路2からの
出力信号は図14(d)のようになる。テスト信号出力手
段31からは、図14(b)に示すようにテスト信号を出力
していないので、遅延回路36の出力信号は図14(e)に
示すように、論理“1”のままである。整流回路11の出
力信号は、図14(f)に示すように時刻t2でほぼ0ボル
トになるため、電圧検出回路16の出力信号は図14(g)
のようになる。この結果、ANDゲート37の出力信号は
図14(h)のようになり、ラッチ回路38の出力は図14
(i)のように、時刻t2以降で論理“1”の信号が出力さ
れ続ける。表示手段46は、時刻t2で、整流回路11を含
め、これより前段の回路に異常があることを表示する。
合を示したが、整流回路11の直流電圧が喪失するような
異常が発生すれば、電圧検出回路16の出力信号は図14
(g)のように変化するので、この変化で異常を検出する
ことが可能となる。
の回路の診断について述べるが、まず回路全体が正常な
場合を説明する。端子1に図15(a)に示す入力信号が
印加され、図15(b)のテスト信号が出力されると、図
10と同様に、図15(d)に示す信号が周波数同調回路
2から出力される。遅延回路45は、図15(e)に示すよ
うに、図15(b)のテスト信号に対してΔT5だけ遅れた
信号を出力する。整流回路11は、周波数同調回路2の出
力の信号が図15(d)の波形であるため、図15(f)に示
す電圧を出力する。この結果、負荷10に流れる負荷電流
は、図15(g)のようになり、この電流はカレント・ト
ランス47によって検出される。
信号は、テスト信号出力手段31と電流変化検出手段35に
入力される。テスト信号出力手段31は、この検出信号を
もとにして、負荷電流がゼロの時(図15の時刻t3)
に、テスト信号を出力するようにしている。これは、テ
スト信号印加時に負荷電流が大きく変化して、電磁ノイ
ズが発生することのない様にしているためである。電源
8が直流電源の場合には、このようなことが実現できな
いため、カレント・トランス47の出力信号をテスト信号
出力手段31に印加する必要はない。
の電流の変化を検出するが、例えば、特願平1-232880の
「電磁機器及びその駆動回路のオンライン診断装置」に記
載されている入力信号追従型比較回路を用いた電流変化
検出手段で構成できる。この場合、電流変化検出手段35
の出力信号は、図15(h)のようになる。この結果、ラ
ッチ回路34の出力信号は図15(i)のようになり、AN
Dゲート32の出力信号は図15(j)のようになる。従っ
て、ラッチ回路33の出力信号は、図15(k)のようにな
り、表示手段39は回路全体が正常であることを表示す
る。
述べる。端子1に図16(a)の入力信号が印加され、図
16(b)のテスト信号が出力されると、図15と同様
に、図16(d)に示す信号が周波数同調回路2から出力
され、整流回路11の出力は図16(f)の電圧波形とな
る。スイッチ9は閉故障になっているため、負荷電流は
図16(g)のように、時刻t3からt4の期間でテスト信
号に対して何ら変化しない交流電流となる。このため、
電流変化検出手段35の出力信号は図16(h)のように、
常に論理“1”の信号となる。この結果、図16(i)の
ようにラッチ回路34の出力も論理“1”のままとなり、
ANDゲート32は図16(j)の信号を出力する。このた
め、ラッチ回路33は、時刻t4以後で論理“1”となる
信号を出し続ける。表示手段39は、時刻t4以後でスイ
ッチ9を含め、これより前段の回路に異常があることを
表示する。この場合、整流回路11までは正しく動作して
いるため、表示手段46は整流回路11を含め、これより前
段の回路は正常であることを表示している。従って、表
示手段46と表示手段36の表示結果から、スイッチ9が異
常であると判断することが可能である。
したが、開故障の場合は、負荷電流が流れず、電流変化
検出手段35の出力信号は図16(t)と同じになるため、
同様の結果が得られ、スイッチ9の異常を特定すること
ができる。
幅のテスト信号を周波数監視手段14の入力段に印加し
て、これに対する各回路の応答を検出することにより、
各回路の異常を検出して表示することが可能となる。
は図1のフェイルセーフ回路を例としたが、周波数監視
手段14より後段回路は図3,図6ともすべて図1と同一
であるので、図9の診断機能及び診断回路がこれらのフ
ェイルセーフ回路に適用できる。
護装置の実施例である。この安全保護装置は、センサS
1〜SNの出力信号が基準値を越えるか否かを比較手段D
1〜DNで各々比較し、基準値を越える場合には、負荷1
0'を駆動させるためのトリップ信号が比較手段D1〜DN
から各々出力される。演算手段52は、各々の比較手段D
1〜DNの出力信号を取り込み、論理和等の演算を実行し
て、負荷10'を駆動するための論理“0”の信号を出力
する。この信号は、NOT回路66を介して基準周波数信
号出力手段65に入力される。基準周波数信号出力手段65
は、基準周波数発生手段53とANDゲート54から成って
おり、演算手段52の出力信号が論理“1”の場合は、基
準周波数信号出力手段65からは論理“0”の信号が出力
され、演算手段52の出力信号が論理“0”の場合は、基
準周波数発生手段53からの基準周波数信号が出力され
る。この基準周波数信号は55,57,56から成る伝送系を
介してフェイルセーフ回路12に出力される。フェイルセ
ーフ回路12の出力信号でスイッチ9が制御され、負荷1
0'が動作する。
置され、演算手段52はプラント制御室等に設置される場
合が多いため、両者を光伝送系で接続して耐ノイズ性を
向上させることが考えられる。このため、55を光送信
器、57を光ケーブル、56を光受信器とすることが有効で
ある。図17に示すフェイルセーフ回路12は図9に示し
たフェイルセーフ回路を用いているが、図1,図3また
は図6に示したフェイルセーフ回路であっても良い。
イクロコンピュータ等の計算機処理機能を有する手段と
することが有効である。なお、図6のフェイルセーフ回
路を用いた場合には、基準周波数発生手段53は、例えば
図5に示す信号合成手段53'のように、出力周波数の異
なる基準信号発生手段531,532からの信号をANDゲー
ト533で合成して作成される基準周波数信号を出力する
手段にする必要がある。
得られる診断結果は、ORゲート48に入力され、49,5
8,50からなる伝送系を介して、中央的制御室等に設置
される表示手段51に表示される。ここで、伝送系は、光
送信器49,光ケーブル58,光受信器50からなる光伝送系
とすることが耐ノイズ性の点で有効である。以上のよう
に安全保護装置を構成すると、演算手段52の駆動電源喪
失により、演算手段52の出力がハイ・インピーダスにな
ることにより、論理的に“1”の信号が演算手段52から
出力される故障や、演算手段52の出力ケーブルの断線や
コネクタの接続不良により、等価的に論理“1”の信号
が演算手段52から出力される故障や、基準周波数信号出
力手段65から基準周波数信号が喪失する故障や、伝送系
やフェイルセーフ回路の故障等のいずれの故障が発生し
ても、フェイルセーフ回路路12の機能により、負荷10'
をフェイルセーフ側に動作させることが可能である。し
かも、このフェイルセーフ回路12は、前述した様に基準
周波数信号の周波数を比較的高い周波数にあらかじめ規
定しておくことにより、高速応答性を得ることが可能で
あるため、フェイルセーフ回路を用いた安全保護装置の
高速応答が実現できる。
場合は、フェイルセーフ性が確保できないので、これに
ついては図18のように安全保護装置を構成して対応す
る。図18に示す第7実施例に係る安全保護装置では、
演算手段52と基準周波数信号出力手段65間に設けた論理
回路にて、上記故障に対処する。演算手段52は、2つの
出力信号59,60を出力するが、負荷10'を動作させる場
合にはこの両信号は互いに論理が異なっており、一方が
論理“1”であれば他方は論理“0”である。この両信
号はNOT回路68,69及びAND61,62を介して排地的
論理和回路(EOR回路)63に入力される。テスト回路64
の出力信号は通常論理“1”であるため、該EOR回路
63には論理“1”と“0”の上記両信号が入力され、そ
の出力は常に“1”となる。この結果、基準周波数信号
出力手段65から、負荷10'を動作させるための基準周波
数信号が出力される。しかも、演算手段52は、出力信号
59,60の論理値を交互に交えて出力することにより、演
算手段52の出力が論理“0”に縮退故障しても、基準周
波数信号出力手段65から常に基準周波数信号が出力され
ることはない。
保されることになる。負荷10'を動作させない場合は、
演算手段52は、出力信号59,60として同一の論理“1”
又は“0”を出力する。この結果、EOR回路63の両入
力が同一論理の信号であるため、その出力は論理“0”
となり、基準周波数信号出力手段65の出力も論理“0”
となる。
63自体が論理“1”の信号を出力するように故障するこ
とが考えられる。これに対しては、基準周波数信号のパ
ルス幅よりも短かい論理“0”のテスト信号をAND61
及び62に出力し、EOR回路63の論理“1”故障を検出
する。該テスト信号が印加されると、ANDゲート61及
び62の出力が論理“0”となり、EOR回路63の出力も
論理“0”になるため、この出力信号を検出することに
より、EOR回路63の故障を検出できる。
出力信号及びEOR回路63の出力信号を入力しており、
演算手段52が論理値の異なる2つの信号を交互に出力す
る毎に、これらの信号を取り込んで、NOT回路68,6
9、AND回路61,62、及びEOR回路63に故障が発生
していないか否か診断し、故障がある場合には、表示手
段70にその旨を表示する。また、表示手段67は、EOR
回路63のテスト結果を表示する手段である。
T回路68,69、ANDゲート61,62、EOR回路63及び
テスト回路64を集約し、一体化したものであるが、これ
により、不要な配線や電源が不要になり、より一層信頼
性を向上させることができる。この制御手段71をLSI
化すれば信頼性は一層向上する。
置として述べた演算手段52から後段のフェイルセーフ回
路12及びスイッチ9までの回路については汎用的であ
り、各分野でフェイルセーフ機能を必要とする用途に適
用可能である。
成は、安全性と高速応答性が要求される一用途である安
全保護装置に適し、しかも各回路の診断が可能であるた
め、フェイルセーフ機能が動作した場合に、早期異常個
所を特定し、修理して、再度システムを早期に立上げる
ことが可能であり、稼働率の高い安全保護装置を提供で
きる。
号の周波数が基準範囲か否かを検出し、基準範囲から逸
脱した場合にフェイルセーフ回路を動作させるため、周
波数が直流になる前にフェイルセーフの機能を働かせる
ことができ、しかも、基準周波数を比較的高い周波数に
設置しておくことにより、基準範囲からの逸脱も早期に
検出できるため、高速応答のフェイルセーフ機能を実現
でき、システムの応答性を高めることができる。また、
安全保護装置のどの部分に異常があるかをオンラインで
検出する診断回路を付加することにより、フェイルセー
フ動作時の異常箇所や、動作する前に異常箇所を同定で
き、修理を早期に完了させることが可能になる。
令を出力する演算手段と負荷を駆動する回路までをオン
ラインで診断することが可能となるため、安全保護装置
のフェイルセーフ性及び信頼性をより一層向上させるこ
とが可能であり、しかもフェイルセーフ機能の応答性が
速いため、信頼性、安全性及び高速応答性に優れている
安全保護装置が提供でき、その工業的価値は極めて高
い。
図である。
図である。
図である。
護装置の構成図である。
護装置の構成図である。
場合の各部の動作波形図である。
論理“1”に縮退故障した時の各部の動作波形図であ
る。
論理“0”に縮退故障した時の各部の動作波形図であ
る。
路が正常な場合の各部の動作波形図である。
路が異常な場合の各部の動作波形図である。
路が正常な場合の各部の動作波形図である。
合の各部の動作波形図である。
成図である。
成図である。
ス、11…整流回路、9…スイッチ、10…負荷、12…フェ
イルセーフ回路(安全保護装置)、15…基準信号出力手
段、16…電圧検出手段、31…テスト信号出力手段、35…
電流変化検出手段、52…演算手段、63…排他的論理和回
路、65…基準用波数信号出力手段、53…基準周波数発生
手段、53'…信号合成手段、531,532…基準信号発生手
段。
Claims (7)
- 【請求項1】 プラント安全保護系の負荷を制御するス
イッチの直流駆動電圧を生成する安全保護装置におい
て、入力信号の周波数が基準範囲内にあるか否かを監視
する周波数監視手段と、該周波数監視手段が基準範囲内
の周波数を検出しているときのみ前記入力信号を出力す
るゲート手段と、該ゲート手段の出力信号から前記直流
駆動電圧を生成して前記スイッチに出力する手段とを備
えることを特徴とするプラント安全保護系の安全保護装
置。 - 【請求項2】 プラント安全保護系の負荷を制御するス
イッチの直流駆動電圧を、矩形波信号あるいは交流信号
で成る入力信号を整流手段で整流し生成する安全保護装
置において、前記入力信号の周波数が基準範囲内にある
か否かを監視する周波数監視手段と、該周波数監視手段
が前記入力信号の周波数が前記基準範囲からの逸脱した
ことを検出したとき該入力信号の前記整流手段への出力
を遮断するゲート手段とを備えることを特徴とするプラ
ント安全保護系の安全保護装置。 - 【請求項3】 矩形波信号あるいは交流信号を入力信号
とし該入力信号を整流してプラント安全保護系の負荷を
制御するスイッチの直流駆動電圧として出力する安全保
護装置において、前記入力信号の周波数を監視する周波
数監視手段と、該周波数監視手段の監視している周波数
が基準範囲内のときは前記入力信号から生成した前記直
流駆動電圧を出力させ該周波数が前記基準範囲から逸脱
したとき該入力信号の整流を遮断して前記負荷を安全側
に制御する手段とを備えることを特徴とするプラント安
全保護系の安全保護装置。 - 【請求項4】 矩形波信号あるいは交流信号を入力信号
とし該入力信号の周波数を監視する周波数監視手段と、
該周波数監視手段が基準範囲内の周波数を検出している
とき前記入力信号を出力し前記周波数が前記基準範囲か
ら逸脱したとき該出力を遮断するゲート手段と、該ゲー
ト手段からの出力信号のうち交流成分のみ通過させるト
ランスと、該トランスの出力信号を整流しプラント安全
保護系の負荷を制御するスイッチの直流駆動電圧として
出力する整流手段とを備えることを特徴とするプラント
安全保護系の安全保護装置。 - 【請求項5】 矩形波信号あるいは交流信号を入力信号
とし該入力信号の周波数を監視する周波数監視手段と、
該周波数監視手段が基準範囲内の周波数を検出している
とき前記入力信号を出力し前記周波数が前記基準範囲か
ら逸脱したとき該出力を遮断するゲート手段と、該ゲー
ト手段からの出力信号のうち直流成分をカットして出力
するトランスと、該トランスの出力信号を整流しプラン
ト安全保護系の負荷を制御するスイッチの直流駆動電圧
として出力する整流手段とを備えることを特徴とするプ
ラント安全保護系の安全保護装置。 - 【請求項6】 矩形波信号あるいは交流信号を入力信号
とし該入力信号の周波数を監視する周波数監視手段と、
該周波数監視手段が基準範囲内の周波数を検出している
とき前記入力信号を出力し前記周波数が前記基準範囲か
ら逸脱したとき該出力を遮断するゲート手段と、該ゲー
ト手段からの出力信号のうち交流成分のみ通過させるト
ランスと、該トランスの出力信号を整流しプラント安全
保護系の負荷を制御するスイッチの直流駆動電圧として
出力する整流手段と、前記周波数監視手段の出力信号が
前記入力信号の前記基準範囲からの逸脱を示したとき故
障発生を出力する第1診断手段と、前記整流手段から出
力される直流電圧を監視し該直流電圧が所定電圧に達し
ていないとき故障発生を出力する第2診断手段とを備え
ることを特徴とするプラント安全保護系の安全保護装
置。 - 【請求項7】 プラント安全保護系の負荷を制御するフ
ェールセーフ回路を備える安全保護装置において、前記
負荷を駆動するときに矩形波信号あるいは交流信号を発
信しトリップ信号が発生したとき前記発信を遮断する周
波数発生手段と、該周波数発生手段の発信した信号を光
信号に変換して光ケーブルを伝播させ受信側で該光信号
を電気信号に変換する光伝送系と、該光伝送系を通して
受信し電気信号に変換された信号を入力信号とする請求
項1乃至請求項6のいずれかに記載の安全保護装置とを
備えることを特徴とするプラント安全保護系の安全保護
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4171109A JP2595169B2 (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | プラント安全保護系の安全保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4171109A JP2595169B2 (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | プラント安全保護系の安全保護装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0614449A JPH0614449A (ja) | 1994-01-21 |
JP2595169B2 true JP2595169B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=15917143
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4171109A Expired - Lifetime JP2595169B2 (ja) | 1992-06-29 | 1992-06-29 | プラント安全保護系の安全保護装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2595169B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09504766A (ja) * | 1994-08-18 | 1997-05-13 | リヴァーウッド インターナショナル コーポレーション | 底部パネルロックを有するキャリア |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100439058B1 (ko) * | 2001-09-28 | 2004-07-05 | 엘지전자 주식회사 | 제습용 에어컨 및 제습 방법 |
-
1992
- 1992-06-29 JP JP4171109A patent/JP2595169B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09504766A (ja) * | 1994-08-18 | 1997-05-13 | リヴァーウッド インターナショナル コーポレーション | 底部パネルロックを有するキャリア |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0614449A (ja) | 1994-01-21 |
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