JP6332905B2 - プラント制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、プラント制御装置、特に演算処理装置によりプロセス入出力装置を介してプラントを制御するプラント制御装置に関するものである。

従来、演算処理装置としてのＣＰＵ盤（中央処理装置盤）内に開閉接点を有するリレーを設け、緊急時に当該リレーを開路することによって接点開信号を単一の伝送ケーブルによりプラント入出力装置であるリモート盤へ送ってリモート盤の動作を禁止していた。そのため、ケーブル断線時は接点開信号が送られＣＰＵ盤側で緊急停止の接点開信号を送っていないにもかかわらず、リモート盤側にて誤って接点開信号として検出され、リモート盤の動作が強制的に禁止状態となるという問題点があった。
一方、非反転論理パルスと反転論理パルスをペアラインにて伝送し、受信部でペアラインにて送られてきた非反転論理パルスと反転論理パルスとが逆相の関係にある時はいずれか一方のパルスを出力し、同相の関係にあるときは前の論理を保持するペアラインによるパルス伝送方式が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−７００３７号公報（第２０４頁）

従来のプラント制御装置の上述のような問題点を解決すべく前記ペアラインによるパルス伝送方式を適用しようとする場合、非反転論理パルスと反転論理パルスとの位相関係を検出しなければならず、装置が複雑となるという問題点が生じる。この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、誤ってプロセス入出力装置の動作が禁止されるのを防止できる簡易な構成のプラント制御装置を得ることを目的とする。

この発明に係るプラント制御装置においては、
二重化された伝送路により接続される演算処理装置とプロセス入出力装置とを有するプラント制御装置であって、
前記演算処理装置は、パルス列発生部と演算処理部とを有するものであって、
前記パルス列発生部は、パルス列を発生するものであり、
前記プロセス入出力装置は、パルス信号検出部と動作制御部とプロセス入出力部とを有するものであって、
前記パルス信号検出部は、第１及び第２のパルス列検出部を有し、
前記演算処理部は、前記プロセス入出力部を介してプラントのプロセスを制御するものであり、
前記パルス列発生部と前記パルス信号検出部とが前記二重化された伝送路にて接続され、
前記第１及び第２のパルス列検出部は、前記二重化された伝送路のそれぞれを介して送信される前記パルス列をそれぞれ検出し、
前記動作制御部は、前記第１及び第２のパルス列検出部の少なくとも一方において前記パルス列が検出されているときは前記プロセス入出力部の動作を許容し、前記第１及び第２のパルス列検出部のいずれにおいても前記パルス列が検出されないときは前記プロセス入出力部の動作を禁止するものである。

この発明にかかるプラント制御装置は、以上のように構成されているので、誤ってプロセス入出力装置の動作が禁止されるのを防止できる簡易な構成のプラント制御装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１であるプラント制御装置の構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態２であるプラント制御装置の構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態３であるプラント制御装置の構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態４であるプラント制御装置の構成を示す構成図である。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１はプラント制御装置の構成を示す構成図である。図１において、演算処理装置としてのＣＰＵ盤１０は、パルス発生部１１と演算処理部１２とを有する。プロセス入出力装置としてのリモート盤２０は、第１及び第２のパルス列検出部としてのパルス検出部２１，２２、ＯＲ回路２３、タイマ２４、信号処理部２５、プロセス入出力部２６を有する。なお、ＯＲ回路２３、タイマ２４、信号処理部２５がこの発明における動作制御部である。プロセス入出力部２６は、ＤＩモジュール（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｐｕｔ Ｍｏｄｕｌｅ）２７と汎用モジュール２８とＤＯモジュール（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｏｕｔｐｕｔ Ｍｏｄｕｌｅ）２９とを有する。パルス検出部２１及びパルス検出部２２の出力はＯＲ回路２３へ入力される。ＯＲ回路２３の出力はタイマ２４及び信号処理部２５を介してプロセス入出力部２６へ入力される。

プロセス入出力部２６のＤＩモジュール２７、汎用モジュール２８、ＤＯモジュール２９は互いに接続され、かつＤＯモジュール２９は図示しないプラントを構成する構成機器に接続されている。パルス発生部１１とパルス検出部２１，２２とは、二重化された伝送路としての第１伝送ライン３１及び第２伝送ライン３２にて接続されている。なお、第１伝送ライン３１及び第２伝送ライン３２は、それぞれ２本の信号線３１ａ，３１ｂ及び信号線３２ａ，３２ｂにて構成され、信号線３１ｂ，３２ｂ側が接地されている。また、光ケーブル３５にて演算処理部１２とプロセス入出力部２６とが接続され、演算処理部１２がＤＩモジュール２７及びＤＯモジュール２９を介して図示しないプラントを制御するための各種データのやりとりをする。なお、光ケーブル３５はＣＰＵ盤１０とリモート盤２０との間のＣＣ−ＬＩＮＫ通信を行うためのケーブルであり、第１伝送ライン３１及び第２伝送ライン３２はこの光ケーブル３５とは別のケーブルとなっている。

次に、動作について説明する。図１において、パルス発生部１１は、一定電圧、一定幅のパルスが所定の間隔（所定の周波数）にて出力されるパルス列Ａを生成する。同時に、位相反転されたパルス列Ｂを生成する。このパルス列Ａ，Ｂは、それぞれ第１伝送ライン３１及び第２伝送ライン３２を介してパルス検出部２１及びパルス検出部２２にそれぞれ送信される。リモート盤２０側では、パルス検出部２１及びパルス検出部２２がパルス列Ａ及びパルス列Ｂを検出して、各パルス列Ａ，Ｂが検出されているときは出力信号Ｓ１，Ｓ２のレベルをそれぞれＨ（ハイ）にする。パルス列Ａ，Ｂが検出されないときは出力信号Ｓ１，Ｓ２のレベルをそれぞれＬ（ロー）にする。

ＯＲ回路２３は、パルス検出部２１及びパルス検出部２２からの出力信号Ｓ１，Ｓ２の少なくとも一方がＨであればその出力信号Ｓ３のレベルをＨにし、出力信号Ｓ１，Ｓ２の両方がＬであれば出力信号Ｓ３のレベルをＬにする。タイマ２４は、出力信号Ｓ３のレベルがＨになったときは直ちにその出力信号Ｓ４のレベルをＨとし、出力信号Ｓ３のレベルがＬになったときは予め決められた時間ｔ１後にその出力信号Ｓ４のレベルをＬにする。信号処理部２５は、タイマ２４からの出力信号Ｓ４を受け、出力信号Ｓ４のレベルがＨであればＤＯモジュール２９の動作を許容し、Ｌであれば動作を禁止する。これにより、プロセス入出力部２６のＤＯモジュール２９から図示しないプラント構成機器へ信号が出力されないようにする。なお、断線以外で緊急停止を要する場合には、ＣＰＵ盤１０のパルス発生部１１の動作を停止し、パルス列の生成を停止すればよい。

以上のように、この実施の形態によれば、仮に第１伝送ライン３１が断線しても、第２伝送ライン３２でパルス列が出力されるのでパルス検出部２２の出力信号Ｓ２のレベルはＨのままである。従って、ＯＲ回路２３の出力信号Ｓ３及びタイマ２４の出力信号Ｓ４のレベルもＨを維持し、ＤＯモジュール２９は通常通り動作を行うことができる。従って、誤ってプロセス入出力装置の動作が禁止されるのを防止できる簡易な構成のプラント制御装置を得ることができる。

実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２であるプラント制御装置の構成を示す構成図である。図２において、プロセス入出力装置としてのリモート盤４０は、入力側と出力側とを電気的に絶縁する信号絶縁部としてのフォトカプラ４１及びフォトカプラ４２を有する。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。第１伝送ライン３１及び第２伝送ライン３２からのパルス列Ａ，Ｂは、フォトカプラ４１及びフォトカプラ４２を介してそれぞれパルス検出部２１及びパルス検出部２２に入力される。フォトカプラ４１及びフォトカプラ４２により、出力信号が電気的に絶縁されるので、例えばフォトカプラ４１の入力側である信号線３１ｂの接地とフォトカプラ４１の出力側であるパルス検出部２１の接地とを独立して行うことができ、グランドレベルが異なる場合にも対応できる。また、リモート盤２０への伝送途中に第１伝送ライン３１や第２伝送ライン３２が受けたノイズの影響も軽減することができる。フォトカプラ４２の機能についても、フォトカプラ４１と同様である。

実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３であるプラント制御装置の構成を示す構成図である。図３において、演算処理装置としてのＣＰＵ盤５０は、断線表示部５１を有する。プロセス入出力装置としてのリモート盤６０は、断線検出部としてのＡＮＤ回路６１、タイマ６２、信号処理部６５を有する。なお、ＯＲ回路２３、タイマ２４、ＡＮＤ回路６１、タイマ６２、信号処理部６５がこの発明における動作制御部である。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。パルス検出部２１及びパルス検出部２２からの出力信号Ｓ１，Ｓ２はＯＲ回路２３に入力されるとともに、ＡＮＤ回路６１にも入力される。ＡＮＤ回路６１は、出力信号Ｓ１及び出力信号Ｓ２の両方のレベルがＨであればその出力信号Ｓ５のレベルをＨとし、出力信号Ｓ１及び出力信号Ｓ２のうちの一方のレベルがＬであればその出力信号Ｓ５のレベルをＬとする。

タイマ６２は、出力信号Ｓ５を受けて、出力信号Ｓ５のレベルがＨになったときは直ちにその出力信号Ｓ６のレベルをＨとし、出力信号Ｓ５のレベルがＬになったときは予め決められた時間ｔ２後にその出力信号Ｓ６のレベルをＬにする。信号処理部６５は、タイマ６２の出力信号Ｓ６のレベルがＬとなったとき、第１伝送ライン３１または第２伝送ライン３２が断線したと判定し、当該出力信号Ｓ６をＤＯモジュール２９及び光ケーブル３５を介してＣＰＵ盤５０へ送り、ＣＰＵ盤５０に設けられた断線表示部５１に断線の旨を表示するともにアラームが鳴らされる。なお、出力信号Ｓ１，Ｓ２がともに検出されないときは、タイマ２４の出力信号Ｓ４のレベルは予め決められた一定時間ｔ１後、Ｌとなり、信号処理部６５が実施の形態１で示した信号処理部２５と同様にプロセス入出力部２６の動作を禁止する。

実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４であるプラント制御装置の構成を示す構成図である。図４において、演算処理装置としてのＣＰＵ盤７０は、故障表示部７１を有する。プロセス入出力装置としてのリモート盤８０は故障検出部８１を有する。故障検出部８１は，プロセス入出力部２６のＤＩモジュール２７，汎用モジュール２８，ＤＯモジュール２９の動作を監視し、異常があればパルス検出部２１及びパルス検出部２２の動作を停止してパルス列を検出しないようにし、ＯＲ回路２３、タイマ２４、信号処理部２５を介してＤＯモジュール２９のうちの図示しないプラントの構成機器を制御するための信号を出力するＤＯモジュール２９の動作を禁止する。併せて動作の禁止されていないＤＯモジュール２９、光ケーブル３５を介してＣＰＵ盤７０へ故障信号を送り、故障表示部７１に故障の旨表示する。以上のように、プロセス入出力部２６内での故障をリモート盤８０内で検出することができる。

前記各実施の形態においては、パルス列Ａとパルス列Ｂとは逆位相であるものを示したが、これに限られるものではなく、同位相のものであってもよい。また、第１伝送ライン３１や第２伝送ライン３２にて伝送されている途中に位相がずれても支障は生じない。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、上述した各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略することが可能である。

１０ ＣＰＵ盤、１１ パルス発生部、１２ 演算処理部、２０ リモート盤、
２１，２２ パルス検出部、２３ ＯＲ回路、２４ タイマ、２５ 信号処理部、
２６ プロセス入出力部、２７ ＤＩモジュール、２９ ＤＯモジュール、
３１ 第１伝送ライン、３２ 第２伝送ライン、４０ リモート盤、
４１，４２ フォトカプラ、５０ ＣＰＵ盤、５１ 断線表示部、６０ リモート盤、
６１ ＡＮＤ回路、６２ タイマ、６５ 信号処理部、７０ ＣＰＵ盤、
７１ 故障表示部、８０ リモート盤、８１ 故障検出部。

Claims (4)

1. 二重化された伝送路により接続される演算処理装置とプロセス入出力装置とを有するプラント制御装置であって、
   前記演算処理装置は、パルス列発生部と演算処理部とを有するものであって、
   前記パルス列発生部は、パルス列を発生するものであり、
   前記プロセス入出力装置は、パルス信号検出部と動作制御部とプロセス入出力部とを有するものであって、
   前記パルス信号検出部は、第１及び第２のパルス列検出部を有し、
   前記演算処理部は、前記プロセス入出力部を介してプラントのプロセスを制御するものであり、
   前記パルス列発生部と前記パルス信号検出部とが前記二重化された伝送路にて接続され、
   前記第１及び第２のパルス列検出部は、前記二重化された伝送路のそれぞれを介して送信される前記パルス列をそれぞれ検出し、
   前記動作制御部は、前記第１及び第２のパルス列検出部の少なくとも一方において前記パルス列が検出されているときは前記プロセス入出力部の動作を許容し、前記第１及び第２のパルス列検出部のいずれにおいても前記パルス列が検出されないときは前記プロセス入出力部の動作を禁止するものである
   プラント制御装置。
2. 前記動作制御部は、前記第１及び第２のパルス列検出部の少なくとも一方において前記パルス列が検出されないときに前記伝送路が断線したと判定する断線検出部を有するものである
   請求項１に記載のプラント制御装置。
3. 前記プロセス入出力装置は、入力側と出力側とを電気的に絶縁する信号絶縁部を有するものであって、前記信号絶縁部を介して前記パルス列が前記第１及び第２のパルス列検出部に入力されるものである
   請求項１または請求項２に記載のプラント制御装置。
4. 前記プロセス入出力装置は、前記プロセス入出力部の故障を検出し前記第１及び第２のパルス列検出部が前記パルス列を検出しないように動作を停止させる故障検出部を有するものである
   請求項１から請求項３のいずれか1項に記載のプラント制御装置。

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