JP3208143B2 - 電力制御装置の入出力コントローラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の目的】

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル電力制御装
置の入出力コントローラに関する。

【０００３】

【従来の技術】電力制御装置のプラントインターフェー
スとしては、センサ等からの入力信号や、アクチュエー
タ等への出力信号がある。これら入出力の制御は、大別
すると、演算および入出力も、サイクリックに行う場
合、入力信号の変化に対応して演算、出力するイベント
形の２種がある。これは、装置の適用により異なる。例
えば、プラント運転に要求される応答性に対し、演算を
含めた入出力のサイクルが十分速い場合は、プログラム
設計の容易性からサイクリック形が用いられる。一方、
ダイナミックなデータ処理が種々要求され、また、即応
性が求められ、瞬時変化も見逃せない場合は、イベント
形になる。

【０００４】この２種の動作モードは、相反するもので
あるが、最近は、この２種のモードを組み合わせて使用
するニーズが高まってきている。例えば、通常のイベン
トモードで動作しているが、プラント事故時の解析用に
普段より入力データを高速にスキャンして（ 1〜10mse
c）、データ、特にディジタル入力を蓄えておき、必要
が生じた時に、このデータを取り出す、等の場合がこれ
に該当する。なお、この場合は、データに時刻を付加す
ることが必須である。時刻が付いていないと、いざ取り
出した時に何時のデータか分からなくなってしまうから
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、１ヶ
の装置でこのようなニーズに応えることは難しく、制御
装置とは別に、プラント情報を入力し蓄える機能を有す
るイベントレコーダを設置し、必要な時に制御装置に通
信手段等を用いてイベントレコーダのデータを取り出し
ていた。この方法では、専用装置を別に設け、また、ケ
ーブル工事も伴うため、コストアップとなっていた。

【０００６】そこで、従来では、例えば、図５に示す如
く、制御装置の中枢演算ユニットに、入力の高速スキャ
ナー機能を組み込んだ電力制御装置が知られている。

【０００７】この従来の電力制御装置では、中央演算ユ
ニット１０と複数の入出力ユニット１１から構成され、
各ユニット間は、インターナルバス１２で接続されてい
る。中央演算部１６はバスを使用しているコントロール
モジュール（拡張メモリ、通信制御等の機能モジュー
ル）１８やバスバッファ１９経由で、入出力ユニット１
１のディジタル出力１５やアナログ入力１４を制御し、
データ交換を行い、演算している。スキャナー１７は、
予め定められたスキャン時間毎にバスの解放要求ａを中
央演算部１６へ出力し、Ａｃｋ信号ｂを受信後、バスバ
ッファ１９経由でディジタル入力１３をアクセスする。

【０００８】この従来の方法では、１ヶの装置に２ヶの
異なる動作モードはサポートされたが、中央演算部１６
においては、極短時間の内にバスの解放をしたり、アク
セス点が多くなる程、解放時間が長くなり、他のモジュ
ールとのデータ交換が待たされ、また、スキャンデータ
処理も必要となり、パフォーマンスの点で問題があっ
た。

【０００９】本発明は、かかる課題を解決するためにな
されたもので、その目的は、ディジタル入力のアクセス
に関してはサイクリックとイベントという異なる動作モ
ードをサポートし、状態変化の検出、時刻データも付加
すると共に、ディジタル入力以外の入出力サービスも実
行できる安価で、かつ、中枢演算ユニットに負荷を掛け
ない入出力制御方式および手段を備えた電力制御装置の
入出力コントローラを提供することにある。

【００１０】

【発明の構成】

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電力制御装
置の入出力コントローラは、プラントの電力制御を行う
中枢演算ユニットにインターナルバスを介して接続さ
れ、入出力モジュールの制御を行う入出力コントローラ
であって、前記インターナルバスを通じて前記中枢演算
ユニットと通信可能とされ、前記中枢演算ユニットから
前記プラントの状態に関する信号を入力し処理するメイ
ン演算部およびサブ演算部を有し、前記サブ演算部は、
前記中枢演算ユニットから前記インターナルバスを通じ
て一定の周期で前記プラントの状態に関するディジタル
データを入力し、該入力データの有為な変化を検出した
ならば該入力データに時刻を付加して前記メイン演算部
に転送するディジタル入力処理を行う機能を有し、前記
メイン演算部は、前記中枢演算ユニットから前記インタ
ーナルバスを通じて前記プラントの状態に関するアナロ
グ信号を入力して処理する機能と、前記サブ演算部より
転送されたデータを受信し、編集して前記インターナル
バスを通じて前記中枢演算ユニットに通信する機能とを
少なくとも有するものである。

【００１２】

【作用】図１は電力制御装置の構成例を示すもので、中
央演算ユニット１０と複数の入出力ユニット１１から構
成され、各ユニット間は、インターナルバス１２で接続
されている。入出力ユニット１１には、図２に示すごと
く、インターナルバスインターフェース５を有し、各種
入出力モジュール１３、１４、１５を制御する入出力コ
ントローラ１が実装されている。図２は、この入出力コ
ントローラ１の内部ブロック図である。入出力コントロ
ーラ１は、インターナルバスインターフェース５と、本
モジュール全体の管理、制御とディジタル入力以外のサ
ービスを行うメイン演算部（マイクロプロセッサとメモ
リ）２と、ディジタル入力専用処理を実行するサブ演算
部３と、両演算部２、３間のデータ通信用の共有メモリ
４と、入出力モジュールをＰＩＯバスを介して制御する
ための入出力モジュールインターフェース部８と、両演
算部２、３からのアクセス切替スイッチ回路部７とから
構成されている。

【００１３】サブ演算部３では、予めメイン演算部２か
ら時刻の元データ、ディジタル入力の有無、有りの時の
実装データ、スキャン時間等のパラメータをイニシアル
時に共有メモリ４経由で受信する。そして、このパラメ
ータに従って動作する。ディジタル入力１３が有る場合
は、定められたスキャン時間をカウントし、この時刻に
なると、メイン演算部２にＰＩＯバス解放要求を出力
し、その応答を待って、入出力モジュールインターフェ
ース部８にアクセスする。入力したデータを、保持して
いる前回値と比較し、変化があればメイン演算部２へ通
知する。時刻の更新機能も有しており、この時刻を付加
して保存データとしてもメイン演算部２へ通知する。

【００１４】サブ演算部３がディジタル入力１３の処理
実行中に、メイン演算部２は、中枢演算ユニット１０と
のデータ通信は、アナログ信号のフィルタリング処理等
他のデータ処理、演算を平行して実行する。サブ演算部
３からデータ転送要求があれば、受信し、編集して中枢
演算ユニット１０へ転送する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１６】図３は、本発明の一実施例に係る入出力コ
ントローラのプログラム構成例を示したものである。

【００１７】この入出力コントローラ１のプログラム
は、プログラムの初期化、初期診断をするイニシャライ
ズルーチン２０と、各タスクの動作を制御するスケジュ
ーラ２１と、スケジューラ２１によりプログラムの実行
を制御される、定周期診断、定周期入出力処理を行う定
周期タスク２２と、中枢演算ユニット１０からの入出力
指令の受信、状態変化検出時の中枢演算ユニット１０へ
のデータ通信を行うデータ編集タスク２３、サブ演算部
３で状態変化を検出したときにデータを受信し編集を行
うデータ編集タスク２４と、サブ演算部３からのデータ
受信割込、中枢演算ユニット１０からのデータ受信割
込、タイマ割込等の割込処理を行う割込処理ルーチン２
５と、ディジタル入力を行い、状態変化の検出をするサ
ブ演算部内部プログラム２６とから構成されている。

【００１８】次に、本実施例の作用を説明する。

【００１９】図４は上記実施例におけるディジタル入力
１３の一連のフローチャートである。入出力処理全般に
ついては、以下の通りとなる。

【００２０】イニシャライズルーチン２０は、本プログ
ラムの初期化をするルーチンで、メモリの“０”クリ
ア、初期診断としてメモリのライト／リードチェックを
行った後、入出力ユニット１１を構成するための実装基
板情報、パラメータ等を、インターナルバス１２を経由
して中枢演算ユニット１０から受信して、データ編集の
ためのテーブル等の作成を行う。また、ディジタル入力
１３の有無、実装基板情報、スキャン感等のパラメータ
を共有するメモリ４を介して送信する。

【００２１】イニシャライズが終了すると、スケジュー
ラ２１が起動される。スケジューラ２１は、定周期タス
ク２２、データ伝送タスク２３、データ編集タスク２
４、の起動条件を判断して、各々、起動条件に合ったら
起動する。

【００２２】定周期タスク２２は、一定周期で起動さ
れ、ディジタル入力１３以外の入出力処理、定周期診断
の実行をする。また、ＰＩＯバスが、サブ演算部３側に
切り替わっている場合は、入出力処理以外のデータ編集
等の処理を行う。

【００２３】データ伝送タスク２３は、中枢演算ユニッ
ト１０からメイン演算部２への入出力指令の処理、メイ
ン演算部２から中枢演算ユニット１０への入出力指令
の、実行結果、終了ステータスの送信処理を実行する。
また、サブ演算部２で検出した状態変化データを自発的
に中枢演算ユニット１０に通知する。

【００２４】データ編集タスク２４は、サブ演算部３か
ら中枢演算ユニット１０へデータ転送する際に入力デー
タを指定されたビット長に区切り、先頭から付けた一連
番号を付加する編集処理を行い、データ伝送タスク２３
の起動をスケジューラ２１に通知し、中枢演算ユニット
１０へデータ転送を要求する。

【００２５】割込処理ルーチン２５は、定周期タイマ割
込（図示されていないが、メイン演算部２には、割込コ
ントローラが内蔵されており、割込要因を判定す
る。）、インターナルバス１２を経由した中枢演算ユニ
ット１０からのデータ受信割込、サブ演算部３からの割
込により起動され、メイン演算部２で現在実行されてい
る処理を中断して割込処理を行う。

【００２６】定周期タイマ割込処理は、ハード的に入る
内部タイマＮｏ．１（図示はされていないが、メイン演
算部２には、タイマが内蔵されており、このうちの１つ
を内部タイマＮｏ．１と称する）の割込をカウントして
指定された周期で、定周期タスク２２の起動をスケジュ
ーラ２１に通知する。

【００２７】インターナルバス１２を経由した中枢演算
ユニット１０からのデータ受信割込処理は、受信したデ
ータを、データ伝送タスク２３に転送する準備をした
後、データ伝送タスク２３の起動をスケジューラ２１に
通知する。また、インターナルバス１２を経由した中枢
演算ユニット１０からのデータ受信割込時に、ハード的
に内部タイマＮｏ．２（図示はされていないが、メイン
演算部２には、タイマが内蔵されており、このうちの１
つを内部タイマＮｏ．２と称する）が起動されるので、
受信したデータが時刻データだった場合は、時刻のセッ
トをする時に内部タイマＮｏ．２の値を読み込み、受信
処理の遅れを補正して、中枢演算ユニット１０の時刻と
メイン演算部２の時刻の誤差をなくする。

【００２８】サブ演算部３からの割込処理は、ＰＩＯバ
スの使用権をサブ演算部３側に切り替える要求と入力処
理終了通知がある。ＰＩＯバスの使用権切替要求の時
は、ＰＩＯバスをサブ演算部３側に切り替えることをメ
イン演算部２に通知し、ＰＩＯバスをサブ演算部３側に
切り替える。サブ演算部３の入力処理終了割込の時は、
ＰＩＯバスの使用権をメイン演算部２側に切り替え、サ
ブ演算部３の内部プログラム２６で状態変化を検出した
場合、検出した状態変化データを共有メモリ４を介して
受信し、受信データをデータ編集タスク２４に転送する
準備した後、データ編集タスク２４の起動をスケジュー
ラ２１に通知する。

【００２９】サブ演算部３の内部プログラム２６は、指
定された入力スキャンタイム（ 1〜10msec）により、Ｐ
ＩＯバスのサブ演算部３側への切替要求を行い、パラメ
ータで指定された入力処理を行い、入力処理終了をメイ
ン演算部２に通知すると共に、前回値と比較して状態変
化が有れば、共有メモリ４経由で、メイン演算部２へ通
知する。この時、状態変化検出データには、状態変化を
検出した時の軸を付加する。

【００３０】以上述べたように、本実施例によれば、サ
ブ演算部３は、メイン演算部２の動作状態に関わらず、
定周期で正確な時間で入力処理を行うことができ、ま
た、メイン演算部２では、サブ演算部３が入力処理を行
っている間でも、他の演算処理を行うことができる。

【００３１】また、入出力コントローラ１内で、データ
編集処理も行うため、中枢演算ユニット１０の負荷を軽
減することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、入力デ
ータのサイクリックな入力処理とイベント型の処理を入
出力コントローラのサブ演算部で行うとともに、このサ
ブ演算部によるディジタル入力処理以外の、たとえば入
力データの編集、アナログ信号の入力処理を入出力コン
トローラのメイン演算部で行うことによって、これまで
上記の処理を行ってきた中枢演算ユニットの負荷を軽減
することができ、電力制御のパフォーマンスを改善する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の電力制御装置の構成例を示す図であ
る。

【図２】 本発明の一実施例における入出力コントロー
ラの内部ブロック図である。

【図３】 本発明の一実施例における入出力コントロー
ラのプログラム構成例を示す図である。

【図４】 本発明の一実施例におけるフローチャート図
である。

【図５】 従来の電力制御装置の構成例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１………入出力コントローラ ２………メイン演算部 ３………サブ演算部 ４………共有メモリ ５………インターナルバスインターフェース ６………時刻データ補正部 ７………アクセス切替スイッチ回路部 ８………入出力モジュールインターフェース部 ９………電力制御装置 １０………中枢演算ユニット １１………入出力ユニット １２………インコーナルバス １３………ディジタル入力 １４………アナログ入力 １５………ディジタル出力 １６………中央演算部 １７………スキャナ １８………コントロールモジュール １９………バスバッファ ２０………イニシャライズルーチン ２１………スケジューラ ２２………定周期タスク ２３………データ伝送タスク ２４………データ編集タスク ２５………割込処理ルーチン ２６………サブ演算部内部プログラム ａ………解放要求信号 ｂ………Ａｃｋ信号

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−298805（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−79102（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−226092（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−212911（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−64720（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−211159（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 15/00 - 15/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラントの電力制御を行う中枢演算ユニ
   ットにインターナルバスを介して接続され、入出力モジ
   ュールの制御を行う入出力コントローラであって、前記インターナルバスを通じて前記中枢演算ユニットと
   通信可能とされ、前記中枢演算ユニットから前記プラン
   トの状態に関する信号を入力し処理するメイン演算部お
   よびサブ演算部を有し、 前記サブ演算部は、前記中枢演算ユニットから前記イン
   ターナルバスを通じて一定の周期で前記プラントの状態
   に関するディジタルデータを入力し、該入力データの有
   為な変化を検出したならば該入力データに時刻を付加し
   て前記メイン演算部に転送するディジタル入力処理を行
   う機能を有し、 前記メイン演算部は、前記中枢演算ユニットから前記イ
   ンターナルバスを通じて前記プラントの状態に関するア
   ナログ信号を入力して処理する機能と、前記サブ演算部
   より転送されたデータを受信し、編集して前記インター
   ナルバスを通じて前記中枢演算ユニットに通信する機能
   とを少なくとも有する ことを特徴とする電力制御装置の
   入出力コントローラ。