JPH0473162B2 - - Google Patents

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JPH0473162B2
JPH0473162B2 JP15768084A JP15768084A JPH0473162B2 JP H0473162 B2 JPH0473162 B2 JP H0473162B2 JP 15768084 A JP15768084 A JP 15768084A JP 15768084 A JP15768084 A JP 15768084A JP H0473162 B2 JPH0473162 B2 JP H0473162B2
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JP
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circuit
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process control
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JP15768084A
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JPS6136803A (ja
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Atsuyuki Kakehi
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00Safety arrangements
    • G05B9/02Safety arrangements electric
    • G05B9/03Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] 本発明はプロセス状態を制御する多重化された
プロセス制御装置に関する。
[発明の技術的背景とその問題点] 近年、高い信頼性が要求されるプロセス制御装
置においては、2重化、3重化等の多重化構成を
採用して制御装置の信頼度を向上させることが多
くなつてきている。
プロセス制御装置を多重化するには、常用の制
御器と待機側の制御器を有し、常用の制御器が故
障の場合に待機側に切替える方式と、常時複数の
制御器を動作させ、それら制御器の出力を多数決
で選択して出力する方式とが知られている。
前者の方式では、制御器の正常、異常を判定す
る故障検出回路が不可欠となるが、制御器の正
常、異常の判定は複雑、困難である。また、常用
の制御器から待機側への切り替えは故障検出回路
により異常と判定された場合に行なわれるため、
故障検出回路により検出できないような故障が発
生した場合には、切替動作が行なわれずプロセス
への出力が異常となる。また、故障検出回路の故
障検出能力を高めるほど、故障検出回路自体が複
雑となり、故障検出回路自体の故障が問題とな
る。
これに対して、後者の方式は、多数決によつて
出力を選択するため、少なくとも3台の制御器が
必要となるが、制御器の正常、異常を判定する故
障検出回路が不要となる。また、その多数決回路
は制御器を3重化する場合、制御器の出力がアナ
ログ量なら中間値選択回路、制御器の出力が2値
デイジタル量なら2outof3論理回路で簡単に構成
できる。このとき、制御器1台に故障が生じても
プロセス制御装置の出力が正常に保たれるのは言
うまでもない。
このため、原子力発電所等特に高い信頼性を要
求されるプロセスの制御には後者の方式による制
御装置が多く用いられている。
第5図は3重化されたプロセス制御装置の概念
図を示したものである。第5図において、制御対
象であるプロセス1には、3台の制御器2A,2
B,2Cの出力信号S1A,S1B,S1Cのうち、選択
回路3で選択された値がプロセス制御装置4の出
力信号S2として出力される。選択回路3は制御器
3重化の場合、中間選択回路あるいは2outof3論
理回路で構成されるが、以後、3重化されたプロ
セス制御装置を対象とし、選択回路3を中間値選
択回路として話を進める。勿論、3重化以上のプ
ロセス制御装置でも同様なことは言う迄もない。
3重化プロセス制御装置4では、制御器2A,
2B,2Cのうち、何れか1台が故障してもプロ
セス制御装置4の出力信号S2は正常なため、制御
装置の機能を途切れることなく維持でき、制御器
2A,2B,2C1台の場合に比べ高い信頼性が
実現できる。しかし、3重化した制御器2A,2
B,2Cのうち1台が故障してもプロセス制御装
置4の出力を正常に保つ目的で設けている中間値
選択回路3は1重化である。従つて、中間値選択
回路3の信頼性が十分でないと、 制御器を多重化している意味がなくなるばかり
でなく、中間値選択回路3のため、プロス制御装
置4全体としての信頼度を低下させる問題が生じ
る。
[発明の目的] 本発明は、以上の問題を解消して常に正常な出
力をプロセスに与えることのできる信頼性の高い
プロセス制御装置を提供することを目的とする。
[発明の概要] このため、本発明は多重化された制御器の出力
を選択する多数決回路の信号を監視して故障を検
出する診断回路をその多数決回路に付加し、多数
決回路の故障を検出できるようにすると共に、こ
の多数決回路を多重化し、診断回路の出力によつ
て正常な多数決回路が常にプロセス制御装置の出
力として選択されるような出力切替回路を設けて
プロセス制御装置全体としての信頼性を高めるよ
うにしたことを特徴としている。
[発明の実施例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
第1図は本発明の一実施例に係るプロセス制御
装置の構成図を示したものである。図中、第5図
と同一符号は同一または相当部分を示し、第5図
の従来構成と異なる点は選択回路を2重化して3
A,3Bとすると共に、その選択回路3A,3B
を中間値選択回路5A,5Bと、その正常、異常
をチエツクする診断回路6A,6Bとで構成した
点、また更には、その中間値選択回路5A,5B
の出力S3A,S3Bを切替えるリレー7とその接点7
A,7Bから成る切替回路を設けた点、および、
診断回路6Bにより付勢される表示器8を設けた
点である。
この構成で、制御対象であるプロセス1には3
台の制御器2A,2B,2Cの出力信号S1A
S1B,S1Cのうち中間値選択回路5A,5Bで選択
された信号がプロセス制御装置4の出力信号S2
して出力される。ここで、中間値選択回路5A,
5Bは診断回路6A,6Bによつて出力が監視さ
れ、その故障が検出される。使用側の選択回路3
Aが正常に動作している場合には、診断回路6A
において故障は検出されず、診断回路6Aの出力
S4Aは“0”となり、リレー7は非励磁となる。
従つて、リレー7の接点7BがON、接点7Aが
OFFとなるので、中間値選択回路5Aの出力信
号S3Aがプロセス制御装置4の出力信号S2となる。
次に、使用側の選択回路3Aの診断回路6Aに
よつて、中間値選択回路5Aの故障が検出された
場合、診断回路6Aの出力S4Aは“1”となり、
リレー7を励磁する。リレー7が励磁されると、
リレー7の接点7BがOFF、接点7AがONとな
るので、待機側の選択回路3Bへの切替えが行な
われ、待機側の中間値選択回路5Bの出力信号
S3Bがプロセス制御装置4の出力信号S2となる。
このように、使用側の中間値選択回路5Aが故
障しても、診断回路6Aで故障を検出することに
よつて、待機側の中間値選択回路5Bに切替え、
プロセス制御装置4の出力信号S2を正常に保つこ
とができる。
また、このとき待機側お中間値選択回路5Bの
故障が診断回路6Bによつて検出されても、使用
側の中間値選択回路5Aが正常であれば、プロセ
ス制御装置4の出力信号S2は正常を保つことがで
きる。この場合、診断回路6Bの出力信号S4B
より、中間値選択回路5Bが故障した旨を表示器
8に表示することによつて、待機側の中間値選択
回路5Bの故障を認識することができる。
第2図はその中間値選択回路5Aと診断回路6
Aとかる成る選択回路3Aの一実施例の概念図を
示したものである。図示の通り、本実施例の中間
値選択回路5Aは多重化された制御器の出力信号
S1A,S1B,S1Cを受ける低値選択回路9A,9B,
9Cとそれらの出力信号S5A,S5B,S5Cを受ける
高値選択回路10Aとから構成される。一方、診
断回路6Aは、中間値選択回路5Aを構成する低
値選択回路9A,9B,9Cの出力S5A,S5B
S5Cと高値選択回路10Aの出力S3Aを受けて、中
間値選択回路5Aの正常、異常を判断し、故障が
検出されたら診断回路出力信号S4Aを“1”とし
てリレーを励磁する。
診断回路6Aでの中間値選択回路5Aの正常、
異常の判定は、低値選択回路出力信号S5A,S5B
S5Cと高値選択回路信号S3Aの値を比較することに
よつて行なう。即ち、低値選択回路出力信号S5A
S5B,S5Cの値が3つとも異なる値の場合は、低値
選択回路9A,9B,9Cのうち何れかの回路の
故障と見なす。また、低値選択回路出力信号S5A
S5B,S5Cのうち何れか2つの値が等しい場合は、
残り1つの低値選択回路出力信号の値と高値選択
回路出力信号S3Aの値が異なると高値選択回路1
0Aの故障と見なす。
以上の診断によつて、診断回路6Aにて故障が
検出されると、リレー7が励磁されて中間値選択
回路5Aの出力S3Aを切り離し、他の正常な中間
値選択回路5Bの出力S3Bへ切替える。
第3図にその診断回路6Aの一例を示す。図に
示すように診断回路6Aは低値選択回路出力信号
S5A,S5B,S5Cと高値選択回路出力信号S3Aのうち
2つの信号を入力する比較回路11と、比較回路
11の出力を反転させるインバータ素子12、更
にインバータ素子12あるいは比較回路11の出
力を入力とするAND素子13A〜13Dと、
AND素子13A〜13Dの出力すべてを入力と
するOR素子14より構成される。ここで、比較
回路11は2つの信号の値が等しければ、“0”
を出力し、異なれば“1”を出力する。比較回路
11の出力は、そのまま、あるいはインバータ素
子12により反転されて、AND素子13A〜1
3Dの入力となり、AND素子13A〜13Dで
低値選択回路出力信号S5A,S5B,S5Cと高値選択
回路出力信号S3Aの正常、異常の判定が行なわる。
即ち、AND素子13Aでは低値選択回路出力信
号S5A,S5B,S5Cのうち、2つの信号の比較の組
み合わせを全て入力しているので、低値選択回路
出力信号S5A,S5B,S5Cの値がすべて異なる場合、
AND素子13Aの出力は“1”となり、低値選
択回路の故障を検出できる。また、AND素子1
3Bでは、低値選択回路出力信号S5A,S5Bの値が
等しい場合、高値選択回路出力信号S3Aが正常な
らば低値選択回路出力信号S5Cに等しくなるが、
等しくない場合、AND素子13Bの出力は“1”
となり、高値選択回路の故障を検出できる。同様
にして、AND素子13Cでは低値選択回路出力
信号S5B,S5Cの値が等しい場合、AND素子13
Dでは低値選択回路出力信号S5C,S5Aの値が等し
い場合の高値選択回路の故障を検出することがで
きる。AND素子13A〜13Dの出力はOR素子
14に入力され、AND素子13A〜13Dのう
ちどれか1つでも故障を検出すれば、診断回路出
力信号は“1”となる。
以上の説明のように、中間値選択回路5Aにそ
の故障を検出する診断回路6Aを付加して選択回
路3Aを構成し、中間値選択回路5Aの出力を監
視して、故障が検出されれば多重化された他の選
択回路3Bへ切替えることによつて、プロセスに
常に正常な制御信号を伝えることができる。ま
た、一般に中間値選択回路の平均修復時間
(MTTR)は平均故障時間(MTBF)に比べ充
分小さいので、中間値選択回路の同時故障は考え
なくてもよいこと、更に中間値選択回路の切替え
を行なうリレー部は構造が単純であるので、その
信頼性を非常に高くすることができることからプ
ロセス制御装置の信頼性を極めて高くすることが
できる。
尚、上記実施例では選択回路3を2重化した場
合について説明したが、例えば、第4図に示すよ
うに中間値選択回路5Cと診断回路6Cから成る
選択回路3Cと、リレー15とその接点15A,
15Bから成る切替回路を追加することにより、
3重化構成とすることができる。同様にして4重
化構成等の多重化構成を採用し得ることも言う迄
もない。
また、上記実施例では切替回路をリレーを用い
て構成した例について示したが、FET等の半導
体素子および回路を用いて構成し得ることも当然
のことである。
更に、上記実施例では、中間値選択回路を3台
の低値選択回路と1台の高値選択回路で構成した
例について説明したが、これを入れ替えて3台の
高値選択回路と1台の低値選択回路で中間値選択
回路を構成しても上記実施例同様の作用効果が得
られることは勿論のことである。
また、上記実式例では多数決回路として中間値
選択回路を例にとり説明したが、信号デイジタル
の場合は多数決論理回路でも良いことも当然であ
る。
[発明の効果] 以上のように本発明によれば、多重化された制
御器の出力を選択する選択回路を多数決回路とそ
の診断回路とで構成し、その診断回路で故障検出
したとき、多数決回路の切り替えを行なうことに
より、制御器だけでなくその出力を選択する選択
回路を多重化することができ、プロセス制御装置
の信頼性を大きく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るプロセス制御
装置の概念図、第2図は第1図の選択回路の一実
施例を示す概念図、第3図は第2図の診断回路の
一実施例を示す構成図、第4図は本発明の他の実
施例に係るプロセス制御装置の概念図、第5図は
従来の多重化プロセス制御装置の構成を示す概念
図である。 1……プロセス、2A,2B,2C……制御
器、3A,3B,3C……選択回路、4……プロ
セス制御装置、5A,5B,5C……中間値選択
回路、6A,6B,6C……診断回路、7……リ
レー、8……表示器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 同一信号を入力して同一処理を行なう複数の
    制御器と、これら各制御器からの出力信号のうち
    正常な出力信号を選択して出力する選択回路とを
    備えるプロセス制御装置において、前記選択回路
    を多数決回路とその診断回路とで構成して複数個
    設ける一方、それら選択回路の1個を選択して制
    御出力を得るが、その選択回路内の診断回路が故
    障を検出したときは、次段の選択回路に切り替え
    る切替回路を設けたことを特徴とするプロセス制
    御装置。 2 特許請求の範囲第1項記載において、多数決
    回路が中間値選択回路であることを特徴とするプ
    ロセス制御装置。 3 特許請求の範囲第1項記載において、多数決
    回路が多数決論理回路であることを特徴とするプ
    ロセス制御装置。
JP15768084A 1984-07-30 1984-07-30 プロセス制御装置 Granted JPS6136803A (ja)

Priority Applications (1)

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JP15768084A JPS6136803A (ja) 1984-07-30 1984-07-30 プロセス制御装置

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JP15768084A JPS6136803A (ja) 1984-07-30 1984-07-30 プロセス制御装置

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JPS6136803A JPS6136803A (ja) 1986-02-21
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JPH03154901A (ja) * 1989-11-14 1991-07-02 Toshiba Corp 2重化制御装置
JP2763854B2 (ja) * 1993-10-21 1998-06-11 株式会社日立製作所 鉄道設備の保守作業管理装置
US8318877B2 (en) 2008-05-20 2012-11-27 E.I. Du Pont De Nemours And Company Ethylene tetrafluoroethylene (meth)acrylate copolymers
JP5286151B2 (ja) * 2009-04-24 2013-09-11 株式会社東芝 多重化制御システムおよび多重化制御システムの制御方法
JP5319499B2 (ja) * 2009-11-11 2013-10-16 株式会社日立製作所 多重化制御装置

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JPS6136803A (ja) 1986-02-21

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