JPS5833701A - 分散形階層システムのｎ：１バツクアツプ方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、上位計算機と複数台のサブループコントロー
ラとよりなる分散形階層（ハイアラーキ）、パ システムにおける、サブループコントローラのｎ：１バ
ツクアツプに関する。

従来、大規模な制御系に対する高信頼度の制御装置とし
て、計算機を２重化し、計算機異常時には手動モードに
切替えると同時に警報表示し、運転代の判断により計算
機を切替える方式が知られている。しかし、この方式で
は異常の正確な診断が不可能であり、又運転員の省力化
ができないという欠点があった。

また、システムを分散化し、サブループ制御部を制御対
象に対応して複数台のコントローラに分担させる従来の
分散形システムに対しては、適切なるバックアップ方式
がない。さらにｎ台のサブループ制御部に対して、１台
のバックアップを設ける従来のｎｉｌバックアップ方式
は、複数台のコントローラの出力信号を複数個のリレー
で相互にインタロックして切替える方えであり、その回
路が極めて複雑でかつ大規模化するという難点がある。

本発明の目的は、サブループコントローラの自己診断と
マスターコントローラによる診断を併用し、サブループ
コントローラの異常診断の精度を向上させ更に、上位計
算機の故障は複数台のサフ。

ループコントローラによる診断と、上位計算機の自己診
断を併用することにより、異常診断の精度を向上させる
とともに、サブループコントローラの異常時には上位計
算機よりサブループを直接布１ｊ御するようにすること
により、低コストで信頼性の高い分散形陽層システムを
提供するにある。

本発明け、サブループコントローラの異常診断の精度を
高めるため、サブル−プコントローラの自己診断とマス
ターコントローラによる診断とを併用し、一方、上位計
算機にはすべてのすプループコントローラの制御内容（
例えばその作動プログラム中の仕様テーブル）を記憶さ
せておくことにより、サブループコントローラの異常時
には、上位計算機がアナログメモリを介して直接操作端
を制御するようにしたものである。

以下本発明の１実施例を図面に従い説明する。

第１図は本発明の適用対象の１例として、火力発電所の
貫流ボイラの制御を行なうんＰ　Ｃ（Ａｕｔｏｍａ−目
ｃ　ｐＩａｎｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）のシステムを示した
ものである。図中の実線の四角形は加算、減算等を行な
う績算要素であり、一点鎖線で囲った部分はそれぞれ１
台のマイクロコントローラが演算処理する範囲を示す。

同図において、２けマスターコントローラ、３けサブル
ープコントローラ、４は入力処理コントローラ、５け切
替リレー、６はアナログメモリー、７は電空変換器、８
は電磁弁、９は発信器、１０はコントロールパルプ、−
１３は減算器、１４は比例積分器、１５は加算器、１９
は設定器、２０け変化率制限器、２１はコントロールド
ライブ、ＭＷＤは中央給電指令である。なお、この図は
簡略化したものであり、実際の例では演算要素の数は５
００個から１０００個となる。

ＡＰＣシステムは主蒸気圧力や主蒸気温度を一定に保ち
つつ、中央給電指令ＭＷＤに見合った蒸気量を発生させ
るように、主タービンガバナ弁、給水弁等を制御するも
のである。

すなわち中央給電指令による発電量指令値Ｓ。

に対し、変化率制限器２０により、あらかじめ定められ
た変化率以内でその指令値に追従する信号を作成し、主
タービン及びボイラ入力量に対する指令値Ｓ２として出
力する。このボイラ入力量指令値Ｓ、に主蒸気圧力を一
定とするような補正を加え、給水指令Ｓ、とする。さら
に、主蒸気温度を一定とするように給水量と燃料量の比
率を調節し、燃料量に対する指令値Ｓ４を作成すると共
に、ガス０２を一定とするような空気量に対する指令Ｓ
、を作成出力する。

以上の主タービン、給水量、燃料量、空気量に対する指
令値を作成する部分がマスクコントローラ２である。こ
れらの指令値８２〜Ｓ、にしたがって主タービ／ガバナ
弁１０ａ１給水制御弁１０ｂ１燃料弁１０Ｃなどのコン
トロールパルプや、空気量を制御するコントロールドラ
イブ２１等の操作端を直接制御する部分が、サブループ
コントノローラ３である。

また主蒸気圧力、主蒸気温度、ガス０２などの発信器９
の信号を取りこみ、これらに温度補正、圧力補正を加え
、マスクコントローラ２などに補正された信号を送信す
るのが入力処理コントローラ４である。

ところで上記各マイクロコントローラは標準化された演
算要素を選択、組合せて構成可能であるため、そのソフ
トウェア構成は第２図に示すように、標準化した演算を
実行する固定処理プログラム部２９と、それらの演算の
種類、演算順序等を記述した仕様テーブル部３０とに分
かれる。固定処理プログラム部２９は各コントローラに
共通であり、仕様テーブル部３０のみが各コントローラ
に個有のもので、それぞれの制御内容を表わしている。

つぎに、前述のように複数台設置されたサブループコン
トローラ３に対する、本発明による異常検出とバックア
ップのノλ−ドウエア構成の１例を第３図に示す。これ
は入力処理コントローラ４、マスクコントローラ２、サ
ブループコントローラ３、及び上位計算機１が伝送バス
を介して相互に接続されたものである。

こ＼で上位計算機１は、ｎ個のサブルーフコントローラ
３（ＳＬＣ−１から５ＬＣ−ｎ）の制御内容（すなわち
、第２図の仕様テーブル部３０の内容）を記憶している
ので、サブループコントローラ８ＬＣ−１から５ＬＣ−
ｎの内の任意の１台にとって代わり、アナログメモリ６
を介して直接電空変換器７を操作することができる。

前記のアナログメモリ６は手動操作も可能である。した
がってこのサブループコントローラ３の運転モードは、
第３図からも明らかなように、セレクタステーンヨン１
１により、「自動制御」「手動制御」を選択できる、更
に、後述の切替インターロックにより８ＬＣが異常と診
断されると、自動的に「上位計算機側」に切替る。又、
８ＬＣ復旧後は選択スイッチによりＳＬＣ側を選択する
ことにより、ＳＬＣ側に戻すことができる。

本発明におけるサブループコントローラ３の診断は、合
理性チェック、変化率や上下限チェックなどの通常の手
法による自己診断のほか、マスクコントローラ２によっ
ても行なう。この方法を第４図を参照して説明する。す
なわち、マスクコントローラ２からサブループコントロ
ーラ３へ入力される先行信号ＦＳを利用し、指令信号Ｃ
８に応答するサブループコントローラ３の比例積分器１
４の出力Ｓ１４、およびこれと先行信号Ｆ８との和の出
力８１５をマスクコントローラ２の減算器１３に返送し
、これらの差すなわち減算器１３の出力８１３と元の先
行信号ＦＳとをモニターリレー１２で比較することによ
りサブループコントローラの診断を行なうものである。

本発明における上位計算機１の診断は、前記サブループ
コントローラの自己診断と同様の手法による自己診断の
ほか複数台のサブループコントローラ３によっても行な
う。この方法を第５図を用いて説明する。すなわち、サ
ブループコントローラ３は、上位計算機１内の対応する
制御系統のＰＩコントローラ１４の出力信号５１０１を
受信し、自分の演算信号８１００と比較器１２により比
較する。これらの比較の差がサブループコントローラ内
の複数筒の比較器で発生した場合に、Ｓ　Ｌ　Ｃ（ｉ）
は上位計算機を異常１１０と診断する。

更に、複数台のＳＬＣが上位計算機を異常と診断した場
合に、上位計算機は異常と判定される。

この判定の否定が上位計算機正常診断１１１となる。

これらの診断結果によるサブループコン）ｏ−ラとバッ
クアップの切替インタロックを第６図に示す。図におい
て、１１Ａ〜ＩＩＥはセレクターステーション、１６は
ＡＮＤ論理、１７はＯＲ論理、１８はＮＯＴ論理である
。図から明らかなように、つぎの条件により上位計算機
によるサブループコントローラのバックアップ制御が選
択される。

サブループコントローラ３にて異常なく運転中、上位計
算機１の待機モードである自動スタンバイ許可条件が成
立し、上位計算機１の自己診断機能が正常であれば （１）マスクコントローラ２によるサブループコントロ
ーラ３の診断機能が異常診断すること（２）サブループ
コントローラ３の自己診断機能が異常診断すること （３）アナログメモリが正常であることセレクタステー
ンヨン１１には、運転モード「自動」、「手動」、及び
このサブループコントローラ側運転、上位計算機側運転
を各々ｒｓＬｃ側」　「上位計算機側」と表示される。

ここで、サブループコントローラ側から上記条件（１）
〜（３）により、上位計算機側に自動的に切替えられる
と、セレクターステーション１１の表示は「自動Ｊ　　
ｒｓＬｃ側」表示から「自動」　「上位計算機側」表示
に切り替わる。バックアップ上位計算機運転中、サブル
ープコントローラを復旧後、サブループコントローラの
正常を確認のうえ、手動にてＳＬＣ側ボタボタン下げて
制御信号を上位計算機側よりサブループコントローラ側
に切り替える。

以上の動作の状況を第７図のモード遷移図により更に説
明する。

すプルーブコントローラ 手動２０２モード切替ｕセレクタステーション１１の選
択スイッチにより行なわれる。また、自動的に、当該系
統に異常が発生し、自動条件が除外された場合にも、手
動モード２０２となる。一方、サブループコントローラ
による自動２０１の時、サブループコントローラが異常
診断された場合には、上位計算機による自動２０３に移
行する。

ここで、セレクタステーションの手動選択スイッチを操
作すれば、上位計算機による自動モード２０４となる。

逆に自動選択スイッチを操作すれば、上位計算機による
自動モード２０３に移行する。ココで、サブループコン
トローラ復旧後、セレクタステーションのＳＬＣ側選択
スイッチを操作することにより、サブループコントロー
ラによる自動モード２０１に移行する；又、サブループ
故障発生前手動で運転していた系統は上位計算機による
手動モード２０４に移行する。上位計算機による手動モ
ード２０４で運転していた１政はＳＬＣ側選択スイッチ
操作後は、サブループコントローラによる手動゛モード
２０２に移行する。即ち、サブループコントローラから
上位計算機への移行は自動的に行なわれ、サブループ復
旧後、サブループコントローラへの移行は運転員の操作
により行方われる。又、これらの切替時には、各々の制
御系統の自動又は手動の状態は、切替前の状態が保持さ
れる。

第８図により第６図にて選択された指令によるアナログ
メモリの動作につき詳細に説明する。アナログメモリ６
けカウンタ２５とＤ／Ａ変換器２４を含み、サブループ
コントローラ３による制御時にはサブループコントロー
ラによる自動モード選択リレー２６の接点２６ａ，２６
ｂは、図示した様に、上位計算機による自動モード選択
リレー２７の接点２７ａ，２７ｂは計算機側に切替えら
れている。アナログメモリ６の出力、即ちＤ／Ａ変換器
２４の出力け、サブループコントローラ３の出力と常に
同一となるように、モニタリレー１２ａで比較され、比
較結果による上げ下げパルスによりカウンター２５が作
動させられる。このため、この信号をサブループコント
ローラ３に取り込んでモニタリレー１２ｂに入力し、サ
ブループコントローラ３の出力と比較することにより、
アナログメモリ６の異常診断が可能である。

上位計算機１による制御時には、サブループコントロー
ラＳＬＣによる自動モード選択リレーの接点２６ａ，２
６ｂが図示とけ反対のアナログメモリ側に切替わり、上
位計算機の出力によりリレー接点２６ａ，２７ａを介し
て直接カウンタ２５を上げ下げする。また、手動モード
時には８ＬＣによる自動モード選択リレー２６の接点２
６ａ。

２６ｂが図示と反対のアナログメモリ側に切替わり、一
方上位計算機による自動モード選択ＩＪレー２７の接点
２７ａ，２７ｂも、図示と反対の手動モード側に切替わ
るのでセレクタステーション１１よりの増減指令により
、カウンタ２５の上げ下げができるようになる。

なお、第８図において２２は低速ノ（ルス発生器、２３
は高速パルス発生器、２８はあるサブループコントロー
ラ８ＬＣ（ｉ）の故障時に発生される接点信号によって
、当ｉサブループコントローラの作動プログラムのうち
の仕様テーブルを選択するためのｎ：１バツクアツプ切
替リレーである。

以上の故障診断方式と・（ツタアップ方式により高い信
−性を有し、しかも切換部が少なくて構造も簡単な、低
コストの分散形階層システムを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用対象である分散形階層システムの
１例を示すブロック図、第２図はマイクロコントローラ
のソフトウェア構成を示す図、第３図は本発明の１実施
刺を示すブロック図、第４図はマスターコントローラに
よるサブループコントローラの故障診断のブロック図、
第５図はサブ。 ループコントローラによる上位計算機の故障診断のブロ
ック図、第６図はサブループコントローラとバックアッ
プ上位計算機の切，替インターロック論理を示す図、第
７図は、サブループコントローラ、上位計算機回のモー
ド遷！図、第＆−はサプループコントローラとバックア
ップの切替手段のブロック図である。 １・・・上位計算機、２・・・マスターコントローラ、
３・・・サブループコントローラ、４・・・入力処理コ
ントローラ、５・・・切替リレー、６・・・アナログメ
モリー、７・・・電空変換器、８・・・電磁弁、９・・
・発信器、１０・・・コントロールパルプ、１１・・・
セレクターステーション、１２・・・モニターリレー、
２５・・・カウンター、２６・・・ＡＭ／８ＬＣモード
切替リレー、２７・・・計算機／手動モード切替リレー
、２８・・・ｎ：１バツクアツプ切替リレー。 代理人　弁理１士　高橋明夫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、操作端を直接制御するｎ個のサブループコントロー
   ラと、各サブループコントローラ間の相互協調をとるよ
   うに各サブループコントローラに指令値（目標信号）を
   供給するマスターコントローラと、各サブループコント
   ローラの制御出力を記憶するアナログメモリと、各サブ
   ループコントローラの作動プログラムのうちの仕様テー
   ブルを記憶する上位計算機とを有する分散形階層システ
   ムのｎ：１バックアップ方式であって、サブループコン
   トローラの故障時には、その故障をあられす外部接点信
   号により上位計算機が当該サブループコントローラの仕
   様テーブルを選択し、アナログメモリを介して直接操作
   端を制御することを特徴とする分散形階層システムのｎ
   ：　１　／＜ツクアップ方式。