JPH07319533A

JPH07319533A - プラント制御装置

Info

Publication number: JPH07319533A
Application number: JP6131304A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Arita; 節男有田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-05-20
Filing date: 1994-05-20
Publication date: 1995-12-08

Abstract

(57)【要約】【目的】制御装置の機能を検査する保守作業時におい
ても、プラントを自動制御することが可能なプラント制
御装置を提供することにある。【構成】制御装置２は、制御用の入力信号Ａｓ、Ｂｓ
と共に保守用の入力信号７ａ、８ａを時分割で取込むア
ナログ入力回路４、ディジタル入力回路５及び制御用の
出力信号Ｃｓ、Ｂｓと共に保守用の出力信号７ａ、８ａ
を時分割で出力するアナログ出力回路７、ディジタル出
力信号８を備え、演算処理ユニット６が保守のための入
力及び出力用の保守データを制御用の入力及び出力用の
信号と共に時分割で演算処理を実行し、該保守のための
出力用の保守データと保守のための入力用の保守データ
を保守インタフェース３を介して保守装置１に出力す
る。保守装置１は、これらのデータを比較判定して、制
御装置２の検査を自動的に実施し、結果を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラントを制御する制
御装置の保守点検、特に、単一系の制御装置の保守点検
を行うプラント制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、原子力プラントや火力プラント
などの重要なプラントにおいては、高信頼性の観点か
ら、制御装置の機能について保守点検することが必要と
されている。ところで、この制御装置の保守点検は、プ
ラント停止期間の短縮、保守作業の平準化、保守時期の
集中化の回避、保守作業の削減を図るため、プラントの
運転中に実施できることが望まれる。従来、プラント運
転時に制御装置の保守点検を行う技術として、例えば特
開昭５７−１７６４２１号公報に記載されている技術が
ある。この公報の技術は、制御装置の保守点検時、制御
装置の入力と出力を保守装置に切り換えて、制御装置に
代って手動バックアップ装置から制御信号を出力してプ
ラント制御を行い、一方、保守装置から保守点検を行う
制御装置に点検信号を与え、制御装置の出力信号を保守
装置で取込み、点検するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来技術は、制御
装置の入力と出力を保守装置に切り換えて、制御装置の
動作を点検する構成であるため、制御装置の保守時（点
検時）には、制御装置から制御信号が出力されない。こ
のために、保守時には、制御装置に代わって、手動バッ
クアップ装置から手動バックアップ信号が制御対象に出
力されるようにしているものの、フィードバック制御系
が構成されないため、プラントに何らかの外乱が発生し
た場合には、適切な制御ができないという問題がある。
本発明は、以上の点に鑑みなされたものであり、その発
明の目的は、制御装置の検査を実施する保守時において
も、プラントの自動制御を可能とするプラント制御装置
を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、多数の被制
御対象を制御するための制御信号を前記各制御対象に対
して順次出力する制御装置と、該制御装置の点検を行う
保守装置を具備するプラント制御装置において、該制御
装置の一連の出力周期における所定期間に該制御装置か
ら前記制御信号と共に出力する保守信号と、該保守信号
に基づき該制御装置に取込む保守用入力信号とによって
該制御装置の点検を行うことにより、達成される。

【０００５】

【作用】本発明は、制御装置が被制御対象に制御用信号
を順次出力すると共に時分割で保守用信号を出力し、こ
の保守用信号に基づいて制御装置の保守点検を行うこと
により、制御処理と保守処理を同時に実行可能とするこ
とができ、プラントに外乱が発生しても安定な制御を可
能とし、かつ、制御信号に変化を生じさせることなく、
制御装置の点検を実施することができる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。なお、各図の番号の等しい部分は相当部を示す。図
１は、本発明の一実施例である単一制御装置を示す構成
図である。図１において、１は保守装置、２は制御装
置、２Ａはデータバス、３は保守インタフェース、４は
アナログ入力回路、５はディジタル入力回路、６は演算
処理ユニット、７はアナログ出力回路、８はディジタル
出力回路、７ａは保守用アナログ信号、８ａは保守用デ
ィジタル信号、Ａ₁〜Ａ_mはアナログセンサ、Ｂ₁〜Ｂ_nは
ディジタルセンサ、Ｃ₁〜Ｃ_iはアナログアクチュエー
タ、Ｄ₁〜Ｄ_jはディジタルアクチュエータ、Ａｓは制御
用アナログ入力信号、Ｂｓは制御用ディジタル入力信
号、Ｃｓは制御用アナログ出力信号、Ｄｓは制御用ディ
ジタル出力信号を示す。制御装置２は、演算処理ユニッ
ト６、アナログ入力回路４、ディジタル入力回路５、ア
ナログ出力回路７、ディジタル出力回路８及び保守装置
１とのデータ送受を行う保守インタフェース３によって
構成され、データバス２Ａによって各部間でデータの送
受が実施される。アナログ入力回路４は、アナログセン
サＡ₁〜Ａ_nからの制御用アナログ入力信号Ａｓを演算処
理ユニット６の指令により入力する。ディジタル入力回
路５は、リミットスイッチなどのディジタルセンサＢ₁
〜Ｂ_nからの制御用ディジタル入力信号Ｂｓを演算処理
ユニット６の指令により入力する。アナログ出力回路７
は、演算処理ユニット６の指令によりアナログアクチュ
エータＣ₁〜Ｃ_iに制御用アナログ出力信号Ｃｓを出力す
る。ディジタル出力回路８は、演算処理ユニット６の指
令により開閉器やオン・オフ電磁弁などのディジタルア
クチュエータＤ₁〜Ｄ_jに制御用ディジタル出力信号Ｄｓ
を出力する。なお、図１の制御装置１は、入力信号につ
いては各種のセンサからの信号を入力し、出力信号につ
いては各種のアクチュエータへ信号を出力する構成とし
ているが、センサばかりでなく、別の制御装置からのア
ナログ信号やディジタル信号を入力する構成であった
り、信号の出力にあたっては、アクチュエータばかりで
なく、他の制御装置へアナログ信号やディジタル信号を
出力する構成であってもよい。このように構成した制御
装置１の保守は、保守装置１を制御装置２の保守インタ
フェース３に接続し、保守装置１において、演算処理ユ
ニット６から保守インタフェース３を介して転送される
データをもとに判定し、制御装置２の健全性を評価す
る。保守用アナログ信号７ａは、アナログ出力回路７か
らアナログ入力回路４にフィードバックする構成とし、
保守用ディジタル信号８ａは、ディジタル出力回路８か
らディジタル入力回路５にフィードバックする構成とす
る。

【０００７】図２に、制御装置２の各々の入力回路及び
出力回路の構成を示す。アナログ入力回路４は、アナロ
グ入力バッファ４₁〜４₃、マルチプレクサ４₄及びアナ
ログ・ディジタル変換器４₅からなる。アナログ入力バ
ッファ４₁〜４₃は制御用アナログ入力信号Ａsと共に保
守用アナログ信号７ａを取込む。マルチプレクサ４₄は
アナログ入力バッファ４₁〜４₃からの出力信号をスキャ
ンし、アナログ・ディジタル変換器４₅にスキャンした
信号を出力する。アナログ・ディジタル変換器４₅は入
力のアナログ信号をディジタル信号に変換する。ディジ
タル入力回路５は、ディジタル入力バッファ５₁〜５₃か
らなり、制御用ディジタル入力Ｂsと共に保守用ディジ
タル信号８ａを取込み、ディジタル入力バッファ５₁〜
５₃を介してディジタル信号を出力する。アナログ出力
回路７は、ディジタル・アナログ変換器７₁、デマチプ
レクサ７₂及びアナログ出力バッファ７₃〜７₅からな
る。ディジタル・アナログ変換器７₁は、入力したディ
ジタル信号をアナログ信号に変換し、この結果をデマチ
プレクサ７₂を介してアナログ出力バッファ７₃〜７₅に
出力し、制御用アナログ出力信号Ｃsと共に保守用アナ
ログ信号７ａを出力する。ディジタル出力回路８は、デ
ィジタル出力バッファ８₁〜８₃からなり、入力したディ
ジタル信号をディジタル出力バッファ８₁〜８₃を介して
制御用ディジタル出力信号Ｄsと共に保守用ディジタル
信号８ａを出力する。

【０００８】図３に、制御装置２の制御処理タイミング
を示す。制御装置２の演算処理ユニット６は、制御処理
と保守のための処理を時分割で実施し、制御装置２をオ
ンラインで保守する点に特徴がある。制御装置２は、あ
らかじめ定めた制御周期Ｔ内で保守のための処理を含め
た制御処理Ｚを実施する。一般に、制御処理Ｚは制御周
期Ｔよりも短くなるように設定し、制御処理を実施しな
いアイドリング状態(待機状態)を設ける。なお、アイド
リング状態を設けなく、制御処理Ｚと制御周期Ｔを等し
くしてもよい。制御処理Ｚは、図３に示すように、入力
処理、演算処理、出力処理からなる。入力処理は、アナ
ログ信号の入力処理ａとディジタル信号の入力処理ｂか
らなり、アナログ入力回路４とディジタル入力回路５か
らこれらの入力信号を取込む。保守用アナログ信号７ａ
の取込みはアナログ信号の入力処理ａによって実行し、
保守用ディジタル信号８ａの取込みはディジタル信号の
入力処理ｂによって実行する。演算処理は、制御演算処
理と保守データ処理からなり、制御に係わる処理は制御
演算処理によって実行し、保守に係わる処理は保守デー
タ処理によって実行する。出力処理は、アナログ信号の
出力処理ｃとディジタル信号の出力処理ｄからなり、ア
ナログ出力回路７とディジタル出力回路８から出力信号
を出力する。保守用アナログ信号７ａの出力はアナログ
信号の出力処理ｃによって実行し、保守用ディジタル信
号８ａの出力はディジタル信号の出力処理ｄによって実
行する。そして、各信号の入力処理、演算処理、出力処
理は、全て時分割によって実施する。

【０００９】演算処理ユニット６は、制御装置２の入力
信号Ａｓ，Ｂｓ，７ａ，８ａ及び出力信号Ｃｓ，Ｄｓ，
７ａ，８ａを処理する。これらの信号のデータ構成を図
４に示す。（ａ）の出力データの構成は、アナログアク
チュエータＣ₁〜Ｃ_iへの出力データ及びアナログ入力回
路４への保守用アナログ信号７ａの保守用出力データ７
ａ₂、ディジタルアクチュエータＤ₁〜Ｄ_jへの出力デー
タ及びディジタル入力回路５への保守用ディジタル信号
８ａの保守用出力データ８ａ₂からなり、演算処理ユニ
ット６によって各アナログ出力回路７、ディジタル出力
回路８から出力され、また、（ｂ）の入力データの構成
は、アナログセンサＡ₁〜Ａ_nからの入力データ及びアナ
ログ出力回路７からの保守用アナログ信号７ａの保守用
入力データ７ａ₁、ディジタルセンサＢ₁〜Ｂ_nからの入
力データ及びディジタル出力回路８からの保守用ディジ
タル信号８ａの保守用入力データ８ａ₁からなり、演算
処理ユニット６によって各アナログ入力回路４、ディジ
タル入力回路５に取込まれる。これらの各データは、時
分割処理に対応したデータ構成となっており、例えば、
上から下に向かってデータが時分割で出力あるいは入力
される。

【００１０】保守データ処理は、図５に示すフローによ
って実施する。この処理は演算処理ユニット６によって
実行される。入力信号の取込み及び出力信号の出力は図
３の入力処理及び出力処理によって実行され、図４に示
す構成のデータは演算処理ユニット６に記憶される。保
守データ処理は、この図４に示すデータに基づいた処理
である。まず、ステップ１で、保守用出力データとして
出力すべきデータを選択する。保守用アナログ信号７ａ
としては、制御装置２の出力と入力に関する部分の健全
性を評価するために、アナログ出力回路７の出力レベル
が例えば最小０Ｖで最大が１０Ｖであるとすると、この
出力レベルの範囲内で複数レベルの信号を選択し、出力
する。具体的には、例えば３レベルの信号で評価する場
合には、まず０Ｖの信号を選択し、この選択した０Ｖ信
号を演算処理ユニット６からアナログ出力回路７を通し
て出力し、この出力信号をアナログ入力回路４を通して
演算処理ユニット６に取込む。この処理を複数回、例え
ば１００回繰り返す。次に５Ｖの信号を選択し、この選
択した５Ｖ信号を同様に出力し、この出力信号を取込
み、これを１００回繰り返す。最後に１０Ｖの信号を選
択し、この選択した１０Ｖ信号を同様に出力し、この出
力信号を取込み、この処理を１００回繰り返す。保守用
ディジタル信号８ａの場合には、論理“０”，“１”に
ついて同様な処理を実行する。なお、アナログ出力回路
７とアナログ入力回路４の入出力の信号レベルが一致し
ない場合には保守用アナログ信号に関してレベル変換回
路（図示せず）を両回路間に設ければよい。ディジタル
出力回路８及びディジタル入力回路５についても入出力
の信号レベルが一致しなければ、同様にレベル変換回路
（図示せず）を設ければよい。次に、ステップ２で、演
算処理ユニット６の入力データエリア(図４（ｂ）のデ
ータ構成に対応)に記憶されている保守用入力データ７
ａ₁，８ａ₁(図４参照)及び演算処理ユニット６から出力
した保守用出力データ７ａ₂，８ａ₂を保守インタフェー
ス３へ転送する。ただし、保守用出力データをまだ出力
していない時は、保守インタフェース３へのデータ転送
はしない。この場合つまり１回目の処理は、保守用出力
データをまだ出力していないので、保守インタフェース
３へのデータ転送はしない。ステップ３では、選択した
保守用信号を出力データエリア(図４（ａ）のデータ構
成に対応)に保守用出力データ７ａ₂，８ａ₂(図４参照)
としてセットする。ステップ４では、このセット回数が
所定値になったか否かを判定する。これは、同一レベル
の信号を所定回数(例えば、１００回)出力したかを判定
するためのものであり、ＮＯであれば、ステップ７でセ
ット回数を更新して、ステップ１に戻る。ＹＥＳであれ
ば、ステップ５で、次の保守用出力データ７ａ₂，８ａ₂
を出力するための処理を実施して、ステップ６でセット
回数をリセットしてステップ１に戻る。ここで、ステッ
プ５では、例えば、レベル０Ｖの保守用アナログ信号の
出力が１００回になれば、次は３Ｖの保守用アナログ信
号を出力することになるが、このような信号レベルある
いは保守用ディジタル信号の場合の論理値の変更のため
の処理を実行する。図５の１回目の処理が完了して、２
回目の処理に入れば、ステップ２では、１回目の処理で
入力データエリアに記憶している保守用入力データ７ａ
₁，８ａ₁と２回目の処理で出力する保守用出力データ７
ａ₂，８ａ₂を保守インタフェース３に転送することにな
る。つまり、１回目の処理でアナログ出力回路７及びデ
ィジタル出力回路８より制御用アナログ信号Ｃｓや制御
用ディジタル出力信号Ｄｓと共に時分割で出力した保守
用アナログ信号７ａ及び保守用ディジタル信号８ａをア
ナログ入力回路４及びディジタル入力回路５を通して取
込み、入力データエリアに記憶し、２回目の処理で出力
した保守用出力データ７ａ₂，８ａ₂と１回目の処理で取
込んだ保守用入力データ７ａ₁，８ａ₁を保守インタフェ
ース３に転送する。保守装置１は、この転送された保守
用入力データ７ａ₁，８ａ₁と保守用出力データ７ａ₂，
８ａ₂の内容を判定し、制御装置２の健全性を評価す
る。これにより、プラント制御の継続性を確保しつつ、
制御装置２の健全性を評価することができる。本実施例
では、図２において、制御装置２を構成するアナログ入
力バッファ４₁〜４₃、ディジタル入力バッファ５₁〜
５₃、アナログ出力バッファ７₃〜７₅、ディジタル出力
バッファ８₁〜８₃の一部の検査はできないものの、その
他の大半の部分の検査は可能である。また、演算処理ユ
ニット６において保守データ処理が実行されることによ
り、演算処理ユニット６の機能も合わせて検査すること
が可能であるため、制御装置２の健全性をプラント制御
と並行してオンラインで実行することが可能である。

【００１１】図６は、保守装置１の処理フローを示す。
保守装置１は、ステップ１で保守インタフェース３から
のデータ(保守用出力データ７ａ₂，８ａ₂とこの取込み
結果の保守用入力データ７ａ₁，８ａ₁)を取込み、ステ
ップ２で、取込みデータの統計処理を実施する。具体的
には、保守用出力データごとに平均値、分散を求める。
次に、ステップ３で、この処理結果があらかじめ定めら
れている基準値に入っているか否かを判定する。最後
に、ステップ４で、この結果を図示していないＣＲＴや
プリンタに出力し、保守員に検査結果を提示する。判定
結果の出力においては、平均値、分散、基準値、合格か
否かの判定結果を出力するので、制御装置２の健全性の
度合を保守員が判定することが可能となる。このように
して、保守装置１は、制御装置２の健全性を自動判定す
る。

【００１２】次に、図７に、本発明の他の実施例である
単一制御装置の構成を示す。図１と異なる点は、アナロ
グ入力回路４、ディジタル入力回路５、アナログ出力回
路７、ディジタル出力回路８を演算処理ユニット６と物
理的に離れた場所に設置する構成とすることである。図
７において、９は制御装置の中央処理装置、１３は制御
装置の遠隔入出力ユニット、１４は伝送路を示す。プラ
ント制御の場合は、プラント現場側にセンサやアクチュ
エータが設置されることが多く、中央制御室に制御装置
の中央処理装置９を設置し、プラント現場側に遠隔入出
力ユニット１３を設置し、両者を伝送路１４によって接
続する構成とすることが多い。中央制御室に設けた制御
装置の中央処理装置９は、演算処理ユニット６、伝送回
路１０、データバス９Ａ及び保守装置１とのデータ送受
を行なう保守インタフェース３からなり、現場に設けた
遠隔入出力ユニット１３は、入出力制御ユニット１２、
伝送回路１１、アナログ出力回路７、ディジタル出力回
路８、アナログ入力回路４、ディジタル入力回路５及び
データバス１３Ａからなる。入出力制御ユニット１２
は、伝送回路１１を介して制御装置の中央処理装置９と
のデータ送受、アナログ出力回路７やディジタル出力回
路８へのデータ出力、アナログ入力回路４及びディジタ
ル入力回路５からのデータ入力及びその制御を実施す
る。本実施例の場合も、アナログ出力回路７の出力の一
部をアナログ入力回路４の入力に接続し、保守用アナロ
グ信号７ａをアナログ出力回路７からアナログ入力回路
４にフィードバックする。また、ディジタル出力回路８
の出力の一部をディジタル入力回路５の入力に接続し、
保守用ディジタル信号８ａをディジタル出力回路８から
ディジタル入力回路５にフィードバックする。本実施例
は、図４に示すデータの構成が演算処理ユニット６に記
憶され、図１の実施例と同様に、演算処理ユニット６が
図３に示す処理を実施し、図５に示す保守データ処理を
実行して、出力した保守用信号７ａ，８ａの出力データ
７ａ₂，８ａ₂と取込んだ入力データ７ａ₁，８ａ₁を遠隔
入出力ユニット１３の伝送回路１１から中央処理装置９
の伝送回路１０に伝送し、保守インタフェース３を介し
て保守装置１に転送する。保守装置１は、図６に示す処
理を実行して、図１の場合と同様にして、この制御装置
の健全性をオンラインで評価する。このように、制御装
置の演算処理ユニット６が入力回路４，５や出力回路
７，８と物理的に離れた場所に設置されるような制御装
置の構成においても、制御の継続性を確保しつつ、制御
装置の健全性をオンラインで評価することが可能であ
る。

【００１３】図８に、本発明の他の実施例である単一制
御装置の構成を示す。プラント運転においては、中央制
御室に運転操作盤が設置され、この運転操作盤を用いて
プラントの運転が行われる。この運転操作盤には、複数
の指示計、スイッチ、表示ランプ等の機器が設けられて
おり、制御装置はこれらの機器との信号の送受が必要に
なる。本実施例が図７と異なる点は、運転操作盤に設置
される複数の指示計、スイッチ、表示ランプ等の機器に
対して信号の送受を行なう入力回路及び出力回路を制御
装置の中央処理装置１６に設ける構成とすることであ
る。図８において、制御装置の中央処理装置１６は、演
算処理ユニット６、伝送回路１５、保守装置１とのデー
タ送受を行なう保守インタフェース３、追加されたアナ
ログ出力回路７Ａとディジタル出力回路８Ａとアナログ
入力回路４Ａとディジタル入力回路５Ａ及びデータバス
１６Ａからなる。アナログ出力回路７Ａは、指示計など
のアナログ入力機器Ｅ₁〜Ｅ_gに制御用アナログ信号を出
力すると共に保守用アナログ信号７Ａａを時分割で出力
する。ディジタル出力回路８Ａは、表示ランプなどのデ
ィジタル入力機器Ｆ₁〜Ｆ_kに制御用ディジタル信号を出
力すると共に保守用ディジタル信号８Ａａを時分割で出
力する。アナログ入力回路４Ａは、アナログ信号を出力
するアナログ出力機器Ｇ₁〜Ｇ_sからの出力信号と共に保
守用アナログ出力信号７Ａａを時分割で入力する。ディ
ジタル入力回路５Ａは、スイッチなどのディジタル出力
機器Ｈ₁〜Ｈ_tからの出力信号と共に保守用ディジタル出
力信号８Ａａを時分割で入力する。本実施例において、
演算処理ユニット６に記憶されるデータの構成は図４と
同様であり、図７に対して、制御装置の中央処理装置１
６において追加されたアナログ出力回路７Ａ、ディジタ
ル出力回路８Ａ、アナログ入力回路４Ａ、ディジタル入
力回路５Ａに関する入力データや出力データを増加する
のみである。これらの入力データや出力データに関する
保守データ処理についても図５と同様であり、図６に示
す保守装置１の処理フローによって、追加されたこれら
入力回路４Ａ，５Ａ及び出力回路７Ａ，８Ａの健全性を
オンラインで評価する。つまり、本実施例によれば、運
転操作盤の複数の指示計、スイッチ、表示ランプ等の機
器に対して、制御装置の中央処理装置１６に追加された
アナログ出力回路７Ａ、ディジタル出力回路８Ａ、アナ
ログ入力回路４Ａ、ディジタル入力回路５Ａを含む制御
装置全体の健全性をオンラインで評価することが可能で
ある。

【００１４】図９に、本発明の他の実施例である単一制
御装置の構成を示す。図１と異なる点は、アナログ出力
回路７からの保守用アナログ信号７ａ及びディジタル出
力回路８からの保守用ディジタル信号８ａを保守装置１
に直接入力する構成とすることである。本実施例におい
て、制御装置２の保守処理は次のようにして実施され
る。制御装置２の演算処理ユニット６及び保守装置１に
は、図４に示す保守用出力データ７ａ₂、８ａ₂があらか
じめ記憶される。いま、保守装置１から保守用データ出
力指令１ａを演算処理ユニット６に発すると、演算処理
ユニット６は保守用データ出力指令１ａを受けて保守用
出力データ７ａ₂、８ａ₂を各出力回路７，８に出力す
る。各出力回路７，８から保守装置１に保守用アナログ
信号７ａ及び保守用ディジタル信号８ａの出力データを
出力する。保守装置１は、保守用アナログ入力信号７
ａ、保守用ディジタル入力信号８ａを取込み、取込んだ
結果をあらかじめ記憶している保守用出力データ７
ａ₂、８ａ₂と対応させて評価し、オンラインで制御装置
２の健全性を評価する。また、保守用データ出力指令１
ａに替えて、保守装置１から直接出力指令と保守用デー
タ１ｂを出力し、演算処理ユニット６に取込まさせ、こ
の取込んだデータを演算処理ユニット６から出力させる
構成としてもよい。この場合の保守用データ１ｂは、保
守用データ出力指令と保守用出力データ７ａ₂、８ａ₂を
含み、演算処理ユニット６には保守用出力データ７
ａ₂、８ａ₂は記憶されない。ここで、保守用データ出力
指令１ａ、出力指令と保守用データ１ｂも点検信号と称
する。本実施例においては、図１に対して保守インタフ
ェース３が不要になり、演算処理ユニット６と保守装置
１との信号の送受信量、特に保守用アナログ信号７ａ及
び保守用ディジタル信号８ａの取込み結果の送受信量が
少なくなり、制御機能への影響、例えば制御周期の伸
長、演算処理ユニット６の負荷率の上昇を抑制すること
ができる。

【００１５】図１０に、本発明の他の実施例である単一
制御装置の構成を示す。本実施例は図１と類似している
が、異なる点は保守装置１ｃを制御装置２の保守用入力
信号（４ａ，５ａ）と保守用出力信号（７ｂ，８ｂ）間
に設ける構成とすることである。なお、この構成は、演
算処理ユニット６と入出力回路４，５，７，８が図７の
ように物理的に離れた場所に設置される場合には、現場
側に保守装置１ｃを設置することになる。保守装置１ｃ
は、保守用アナログ出力信号４ａ及び保守用ディジタル
出力信号５ａを出力し、制御装置２は、制御用アナログ
入力信号Ａｓと制御用ディジタル入力信号Ｂｓと共に時
分割でこれらの信号を取込む。さらに、制御装置２は、
取込んだ保守用アナログ出力信号４ａ及び保守用ディジ
タル出力信号５ａを制御アナログ出力信号Ｃｓ及び制御
用ディジタル出力信号Ｄｓと共に時分割で保守用アナロ
グ入力信号７ｂ、保守用ディジタル入力信号８ｂとして
出力する。保守装置１ｃは、保守用アナログ入力信号７
ｂ、保守用ディジタル入力信号８ｂを取込み、取込んだ
結果を保守用アナログ出力信号４ａ、保守用ディジタル
出力信号５ａと対応させて評価することにより、オンラ
インで制御装置２の健全性を評価する。本実施例におい
ては、図１と比べ、保守インタフェース３が不要にな
る。

【００１６】図１１は、本発明の他の実施例であるフィ
ールドバスを備えた単一制御装置の構成例を示す。フィ
ールドバスについては、例えばオートメーション、第３
８巻、第１０号の「フィールドバスの現状と課題」、Ｐ６
〜１２に記載されており、フィールド(現場)に設置され
るシリアル伝送のネットワーク全般のことをフィールド
バスと定義されている。図１１において、制御装置９，
９ａは、それぞれ別の制御を実施する単一の制御装置で
ある。各制御装置９，９ａは、伝送路５０、伝送回路５
１及び伝送路５２を介してフィールドバスコントローラ
５３，５４，５５とのデータ送受を行う。フィールドバ
スコントローラ５３は、アナログ出力モジュール５９〜
６０とフィールドバス５６を介してデータの送受を行
う。アナログ出力モジュール５９とアクチュエータＣ₁
をインテリジェントアクチュエータと呼ぶこともあり、
データ処理の部分と駆動部(アクチュエータ)が一体化さ
れている。アナログ出力モジュール６０とアクチュエー
タＣ_iについても同様である。また、フィールドバスコ
ントローラ５４は、ディジタル出力モジュール６１及び
ディジタル入力モジュール６２とフィールドバス５７を
介してデータの送受を行う。ディジタル出力モジュール
６１は、開閉器などをオン・オフするディジタル信号
(論理信号)を出力する。ディジタル入力モジュール６２
は、リミットスイッチなどのディジタル信号(論理信号)
を入力する。また、フィールドバスコントローラ５５
は、アナログ入力モジュール６３〜６４とフィールドバ
ス５８を介してデータの送受を行う。アナログ入力モジ
ュール６３とセンサＡ₁をインテリジェントセンサと呼
ぶこともあり、データ処理の部分とセンシング部分が一
体化されている。アナログ入力モジュール６４とセンサ
Ａ_mについても同様である。なお、本実施例では、同一
種類のアクチュエータやセンサに対応する出力モジュー
ルや入力モジュールが一つのフィールドバスに接続され
ているが、これらが混在して一つのフィールドバスに接
続されてもよい。制御装置９は、図１２（ａ）に示すデ
ータ構成の受信データを時分割でフィールドバスコント
ローラ５３，５４，５５に転送し、各入力モジュール６
２，６３，６４や各出力モジュール５９，６０，６１が
このデータを受信する。ここで、各入出力モジュール５
９，６０，６１，６２，６３，６４が受信する図１２
（ａ）に示すデータ構成は、アドレス、制御データ、保
守用データ（保守のためのデータ）からなり、このうち
保守用データは既知のデータが図１２（ａ）に示すフォ
ーマツトの保守用データエリアにセットされており、こ
のデータを各入出力モジュールが取込む。各入出力モジ
ュールは、この取込み結果を時分割で図１２（ｂ）に示
すデータ構成の返信データとして制御装置９に返送す
る。なお、この際に自己診断結果を合わせて制御装置９
に転送してもよい。ここで、各入出力モジュールが返信
する図１２（ｂ）に示すデータ構成は、アドレス、保守
データに対する取込み結果及び自己診断結果（保守のた
めのデータ）からなる。自己診断結果について、図１３
を用いて説明する。図１３は、アナログ入力モジュール
６３，６４を例として、その構成を示す。ＣＰＵ（中央
処理ユニット）６３₁は、アナログセンサＡ₁の出力信号
をスイッチ６３₃で選択し、アナログ・ディジタル変換
器６３₄でディジタル信号に変換し、これを伝送するた
めのフォーマットに変換して、伝送回路６３₅に出力す
る。伝送回路６３₅は所定の伝送フォーマットでこのデ
ータをフィールドバス５８を通してバスコントローラ５
５に伝送する。自己診断は次のようにして実施される。
ＣＰＵ６３₁から校正指令を校正信号発生器６３₂に出力
すると共に、スイッチ６３₃に切換え指令を出力する。
この結果、校正信号発生器６３₂から出力される校正信
号はスイッチ６３₃を介してアナログ・ディジタル変換
器６３₄に出力される。アナログ・ディジタル変換器６
３₄によってディジタル信号に変換された校正信号はＣ
ＰＵ６３₁に取り込まれ、ＣＰＵ６３₁は校正信号が所定
の値になっているか否かを判断し、この判定結果を自己
診断結果として、伝送回路６３₅に出力し、伝送回路６
３₅からバスコントローラ５５に伝送する。また、ＣＰ
Ｕ６３₁のウォッチドッグ・タイマエラー判定結果等の
ＣＰＵ６３₁自体の自己診断結果も合わせて自己診断結
果として出力することも可能である。なお、アナログ出
力モジュール５９，６０については、図１４の場合の信
号とは逆の流れになるように同様な考えで構成して、自
己診断結果を得ることが可能である。図１２（ｂ）の返
信データのうちの保守のためのデータは、フィールドバ
スコントローラ５３，５４，５５から制御装置９に返送
され、制御装置９に取込まれる。この取込まれたデータ
と制御装置９が送信した保守用データ（つまり、各入出
力モジュールが受信した保守用データ）は保守インタフ
ェース３を介して保守装置１に取込む。保守装置１は、
保守用データに対する取込み結果を評価して、制御装置
９から各入出力モジュールまでの健全性を評価する。ま
た、この際、保守装置１から図示しないＣＲＴなどに、
自己診断結果を用いて各入出力モジュールのより詳細な
部分についての健全性の診断結果を合わせて出力する。
制御装置９ａについても制御装置９と同様であり、保守
装置１をそれぞれの制御装置９、９ａに共用することの
外に、点線で示すように独立に設けてもよい。本実施例
では、フィールドバスを備えた制御装置全体の健全性を
オンラインで評価することが可能である。

【００１７】図１４は、本発明の他の実施例であるフィ
ールドバスを備えた単一制御装置の構成例を示す。図１
１と異なる点は、アナログ出力モジュール６５，６７、
アナログ入力モジュール６６，６８を設け、保守用アナ
ログ信号７ａ，７ｃをそれぞれアナログ出力モジュール
６５，６７からアナログ入力モジュール６６，６８に伝
送し、また、保守用ディジタル信号８ａをディジタル出
力モジュール６１からディジタル入力モジュール６２に
伝送する構成とすることである。本実施例では、制御用
信号と共に時分割で送られる保守用データが制御装置９
からそれぞれフィールドコントローラ５３，５４，５５
に伝送され、フィールドバス５６，５７，５８を介して
アナログ出力モジュール６５，６７及びディジタル出力
モジュール６１に転送される。これらのモジュールから
出力される保守用アナログ出力信号７ａ，７ｃ及び保守
用ディジタル出力信号８ａをアナログ入力モジュール６
６，６８及びディジタル入力モジュール６２で取込み、
この取込み結果を制御装置９に時分割で返送する。制御
装置９は、送信した保守用データと返送されてきた取込
み結果（アナログ入力モジュール６６，６８及びディジ
タル入力モジュール６２から伝送された保守用データ）
を保守インタフェース３を介して保守装置１に転送す
る。保守装置１は、これらの保守用データと取込み結果
を基にして、オンラインで制御装置全体の健全性を評価
する。本実施例も、各入出力モジュールが前述した自己
診断結果を制御装置９に伝送することにより、保守装置
１は、各入出力モジュールのより詳細な部分についての
健全性の診断結果を合わせて図示しないＣＲＴなどに出
力する。制御装置９ａについても制御装置９と同様であ
り、保守装置１をそれぞれの制御装置９、９ａに共用す
ることの外に、点線で示すように独立に設けてもよい。
本実施例では、図１１と同様に、フィールドバスを備え
た制御装置全体の健全性をオンラインで評価することが
可能である。

【００１８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
制御装置が制御用信号と共に時分割で保守用信号を入、
出力するので、制御処理と保守処理を同時に実行可能と
することができ、プラントに外乱が発生しても安定な制
御を可能とし、かつ、制御信号に変化を生じさせること
なく、制御装置の検査を実施することかできる。また、
制御装置は、保守専用の出力信号に保守データを出力
し、一方、この保守データを取込み、そして、保守装置
は、この取込み結果と前記保守データを入力し、この保
守データに対する取込み結果を判定することにより、制
御装置の検査を自動的に実施することが可能である。ま
た、運転操作盤の複数の指示計、スイッチ、表示ランプ
等の機器に対して設けられた入出力回路を含む制御装置
全体の健全性をオンラインで評価することが可能であ
る。また、制御装置の保守用信号を保守装置から直接制
御装置に出力および／または制御装置から保守装置に入
力することにより、保守インタフェースが不要になり、
演算処理ユニットと保守装置との信号の送受信量が少な
くなり、制御機能への影響、例えば制御周期の伸長、演
算処理ユニットの負荷率の上昇を抑制することができ
る。また、制御信号の入出力手段の自己診断結果を保守
装置に伝送することにより、入出力手段のより詳細な部
分についての健全性の診断結果を自動的に実施すること
が可能となる。このため、プラント運転中に、制御対象
に外乱を与えることなく、制御装置をオンラインで検査
することが可能となり、また、プラント停止期間の短
縮、保守作業の平準化により、保守時期の集中化の回
避、保守作業の削減が図られ、工業的価値は極めて高
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である単一制御装置の構成

【図２】入力回路及び出力回路の構成例

【図３】制御装置の制御処理タイミング

【図４】演算処理ユニットに記憶されるデータの構成例

【図５】保守データ処理のフロー図

【図６】保守装置の処理フロー図

【図７】本発明の他の実施例である単一制御装置の構成

【図８】本発明の他の実施例である単一制御装置の構成

【図９】本発明の他の実施例である単一制御装置の構成
例

【図１０】本発明の他の実施例である単一制御装置の構
成例

【図１１】本発明の他の実施例であるフィールドバスを
備えた単一制御装置の構成例

【図１２】入出力モジュールの伝送フォーマットの構成
例

【図１３】アナログ入力モジュールの構成例

【図１４】本発明の他の実施例であるフィールドバスを
備えた単一制御装置の構成例

【符号の説明】

１保守装置２制御装置３保守インタフェース４アナログ入力回路５ディジタル入力回路６演算処理ユニット７アナログ出力回路８ディジタル出力回路９，１６制御装置の中央処理装置１３遠隔入出力ユニット１４伝送路５６，５７，５８フィールドバス５３，５４，５５フィールドバスコントローラ５９，６０，６５，６７アナログ出力モジュール６１ディジタル出力モジュール６２ディジタル入力モジュール６３，６４，６６，６８アナログ入力モジュール７ａ保守用アナログ信号８ａ保守用ディジタル信号Ａｓ制御用アナログ入力信号Ｂｓ制御用ディジタル入力信号Ｃｓ制御用アナログ出力信号Ｄｓ制御用ディジタル出力信号

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多数の被制御対象を制御するための制御
信号を前記各制御対象に対して順次出力する制御装置
と、該制御装置の点検を行う保守装置を具備するプラン
ト制御装置において、該制御装置の一連の出力周期にお
ける所定期間に該制御装置から前記制御信号と共に出力
する保守信号と、該保守信号に基づき該制御装置に取込
む保守用入力信号とによって該制御装置の点検を行うこ
とを特徴とするプラント制御装置。
【請求項２】多数の被制御対象を制御するための制御
信号を前記各制御対象に対して順次出力する演算処理ユ
ニットを有する制御装置と、該制御装置の点検を行う保
守装置を具備するプラント制御装置において、該制御装
置の一連の出力周期における所定期間に前記演算処理ユ
ニットから信号出力手段を介して前記制御信号と共に保
守信号を出力し、一方、多数のセンサからの検出信号と
共に該保守信号に基づき該制御装置に取込む保守用入力
信号を信号入力手段を介して前記演算処理ユニットに入
力し、前記演算処理ユニットから出力した保守信号のデ
ータと前記入力手段を介して入力した上記保守用入力信
号のデータに基づいて、該制御装置を点検することを特
徴とするプラント制御装置。
【請求項３】請求項２において、信号出力手段及び信
号入力手段は自己診断手段を備え、自己診断結果を保守
装置に伝送することを特徴とするプラント制御装置。
【請求項４】制御演算処理を実施する演算処理ユニッ
ト及び保守装置を有する中央処理ユニットと多数の被制
御対象の入力回路及び出力回路を有する遠隔入出力ユニ
ットを伝送手段を介して接続するプラント制御装置にお
いて、前記演算処理ユニットの指令により、該演算処理
ユニットから前記出力回路を介して保守信号を被制御対
象の制御信号と共に時分割で所定期間に出力し、一方、
前記出力回路から前記保守信号を被制御対象の検出信号
と共に時分割で所定期間に前記入力回路を介して該演算
処理ユニットに取込み、この取込み結果と前記保守信号
に基づいて制御装置の点検を行うことを特徴とするプラ
ント制御装置。
【請求項５】請求項３において、運転制御盤に設置し
た入出力機器に対応して入力回路及び出力回路を中央処
理ユニットに設け、演算処理ユニットの指令により、該
演算処理ユニットから前記出力回路を介して保守信号を
前記入力機器の信号と共に時分割で所定期間に出力し、
一方、前記出力回路から前記保守信号を前記出力機器の
信号と共に時分割で所定期間に前記入力回路を介して該
演算処理ユニットに取込み、この取込み結果と前記保守
信号に基づいて制御装置の点検を行うことを特徴とする
プラント制御装置。
【請求項６】多数の被制御対象を制御するための制御
信号を前記各制御対象に対して順次出力する演算処理ユ
ニットを有する制御装置と、該制御装置の点検を行う保
守装置を具備するプラント制御装置において、該制御装
置の一連の出力周期における所定期間に前記演算処理ユ
ニットから前記制御信号と共に保守信号を出力し、また
は、前記演算処理ユニットから前記制御信号及び前記保
守装置から保守信号を時分割で出力し、該保守信号に基
づき該制御装置から出力する保守用入力信号を前記保守
装置に取込み、この取込み結果と前記保守信号に基づい
て該制御装置の点検を行うことを特徴とするプラント制
御装置。
【請求項７】請求項１から請求項６のいずれかにおい
て、保守装置は、複数の保守信号ごとに、該保守信号に
基づき該制御装置に取込む保守用入力信号を取り込み、
この取込み結果の平均値、分散を求め、これらの値が基
準値内であるか否かを判定して、結果を出力する手段を
備えることを特徴とするプラント制御装置。