JPS61182107A - デイジタル制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ディジタル制御装置に係り、特に異常の早期
発見が要求される原子力発電プラントの安全保護系の計
測・制御システムに適用するのに好適なディジタル制御
送置のオンライン診断装置に関する。

〔発明の背景〕

原子力発電システム等では、高信頼化のために冗長系、
たとえば並列冗長系あるいは待機冗長系が用いられてい
る。第６図は、並列冗長系のシステムブロック図である
。全く同一の機能を有する演算回路１，２の演算結果１
ａ、２ａは、共通出力回路３に出力される。共通出力回
路３は、入力されたｌａ、２ａの二つの信号のうち、シ
ステムのフェイルセイフ方向の出力を外部へ出力する。

第７図は、待機冗長系のシステムのブロック図で、自己
診断機能を有し全く同一の演算機能を有する演算回路１
，２と、それぞれの自己診断結果を取込み正常系を選択
する２重系選択回路４と、２重系選択回路４の出力４ａ
によって演算回路１，２の出力１ａ、２ａの切換えを行
なう出力切換回路５とからなる。両系が正常な場合は、
予め定められた一方の演算回路１あるいは２が選択され
る。

例えば、演算回路１が動作中、異常がおき、演算回路２
が自己診断により正常であると、出力は１ａから２８に
切換えられる。演算回路２が動作中、異常がおきても、
これと逆のことである。

なお、この種の装置として関連するものには例えば、特
開昭５７−３１４８．特開昭５８−２０５２０３等が挙
げられる。

しかし、上記方式は、異常を出力される信号で見ている
ため、誤動作を生じないが、最終部でマクロ的に見てい
るので、異常発見がおそい。一方、例えば、原子力発電
プラントの中性子計装システムのように、中性子束の測
定・演算結果により、プラントトリップさせるような安
全保護系に係わるシステムにおいては、制御装置の異常
の早期発見、システム全体としてはダウンタイム（休止
期間）の低減が望まれる。したがって、従来の制御シス
テムを原子力発電プラントの安全保護系に係る計測・制
御システムに適用するには、制御装置における演算部の
直接診断ができず、異常の早期発見ができない欠点があ
った。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、データ処理するプロセッサを診断プロ
セッサによって常時直接的に診断するオンライン診断装
置を備えたディジタル制御装置を提供することである。

〔発明の鷹要〕

本発明は、入力されたデータを予め定められた命令に従
って演算処理する演算処理装置を備えたディジタル制御
装置に診断装置を設け、前記演算処理装置に予め設定さ
れた周期で割込みをかけ、基本命令の組合せからなる各
種診断命令を実行させ、その実行結果を正しい値と比較
して演算処理装置を定期的に診断し１診断結果が異常の
場合は、演算処理装置の異常状態に応じて前記とは異な
る組合せの診断命令を実行させ、再診断結果も異常の場
合に、この異常状態を来歴として記録するとともに、異
常警報を出力するようにしたものである。

〔発明の実施例〕

第１図は１本発明の一実施例の基本構成を示す図である
。

通常のデータ処理を行なう主プロセツサ１０と、主プロ
セツサ１０の診断を行なう診断プロセッサ２０と、シス
テムデータの入出力処理を行なう入力装置５０ａおよび
出力装置５０ｂと、システムメモリ４０と、これらを接
続するシステムバス６０と１診断プロセッサの診断周期
の手動設定および診断命令を手動で実行させる機能を有
する手動設定装置３０と、主プロセツサ１０異常時にバ
ックアッププロセラ辱１５に切換えるバス切換回路２５
とから構成される。主プロセツサ１０は、システムデー
タの処理演算を行ない１診断プロセッサ２０は主プロセ
ツサの異常診断を定期的に自動で行なうものである。ま
た、手動設定装置３０により１手動で診断周期を設定し
任意の診断命令を実行できる。

第２図は、本発明実施例の全体構成を示すものセある。

主プロセツサ１０は、システムが立上ったことを、光を
利用して電気的には絶縁された（以下、「光絶縁」とい
う）シリアルインタフェース１０５を経由して、診断プ
ロセッサ２０に知らせ１通常のデータ処理動作を開始す
る。主ブロセッサ１０が立上ったことを同じく光絶縁さ
れたシリアルインタフェース２０５で受けて診断プロセ
ッサ２０は、手動により診断周期設定可能な診断同期設
定タイマ２０４を起動する。タイマ２０４起動後、予め
設定された時間が過ぎたら、タイマ２０４は１診断プロ
セッサ２０のＣＰＵ２０１に割込みをかける。診断プロ
セッサ２０のＣＰＵ１０１は、割込み処理を行なった後
、主プロセツサ１０の診断を開始する。診断プロセッサ
２０からの診断開始信号は診断プロセッサ内蔵の光絶縁
されたシリアルインタフェース２０５によって、光信号
に変力て、主プロセツサ内蔵の光絶縁されたシリアルイ
ンタフェース１０５に伝送される。この伝送された診断
開始信号は主プロセツサのＣＰＵＩＣ）１に割込みをか
ける。

ＣＰＵ　１０１は、現在、実行中の処理を中断し。

割込み処理を行ない、現在のレジスタ、フラッグ。

ポインタの内容を、主プロセツサ１０に内蔵の読出しお
よび書込み可能なメモリ１０２に退避させる。この読出
しおよび書込み可能なメモリ１０２のメモリ構成を第３
図に示す。メモリ１０２は。

主プロセツサ１０１のレジスタ、フラッグ、ポインタの
内容を退避する領域１０２１と１診断プロセッタ２０か
ら伝送されてくる診断命令記ストアする領域１０２２と
１診断命令に従って主プロセツサ１０が実行した診断結
果をストアする領域１０２３とからなる。

主プロセツサ１０１は、割込み処理を行なった後、通常
は、主プロセツサ１０とシステムバス６０との結合を行
ない、診断処理実行時、主プロセツサ１０とシステムバ
ス６０とを電気的絶縁状態に保つシステムパストランシ
ーバ１０７によって、システムバス６０から切離される
。主プロセツサ１０をシステムバス６０から切離した後
、今度は、主プロセツサ１０内の主プロセツサローカル
バス１０６から、ローカルパストランシーバ１０４によ
って、主プロセツサ１０のＣＰＵｌ０Ｉと、ローカルバ
ス１０６とを電気的絶縁状態に保ち。

ＣＰＵ　１０１を主プロセツサローカルバス１０６から
切離す。この切離しが終了したことを、主プロセツサ１
０から、診断プロセッサ２０に伝える。

この信号を受けた診断プロセッサは、内蔵の読出し専用
のメモリ２０３に予めストアされている診断処理命令を
主プロセット１０内蔵の読出しおよび書込み可能なメモ
リ１０２て１診断命令をストアする領域１０２２にシリ
アルインタフェース１０５゜２０５を経由して、伝送す
る。主プロセツサ１０のシリアルインタフェース１０５
は１診断命令が診断プロセッサ２０から主プロセツサ１
ｏに伝送されたことを確認後、ローカルパストランシー
バ１０４を電気的絶縁状態から解除し、主プロセツサ１
０のＣＰＵｌ０Ｉと診断命令の書込まれているメモリ１
０２を主プロセツサローカルバス１０６と接続する。Ｃ
ＰＵ１０１は、読出し専用のメモリ１０３に書込まれて
いる処理に従いメモリ１０２２に書込まれている診断命
令を実行し、その結果をメモリ１０２の診断結果をスト
アする領域１０２３に書込む。診断命令を実行した後、
再び、ローカルパストランシーバ１０４は、電気的絶縁
状態に保たれ、ＣＰＵｌ０１は主プロセツサローカルバ
ス１０４から切離される。

診断命令の実行が終ったことが、主プロセツサ１ｏから
診断プロセッサ２０に伝えられ、この信号を受けて診断
プロセッサ２０は、主プロセツサ１０内のメモリ１０２
の診断結果をストアしている領域１０２３から診断結果
を診断プロセッサ２０内の読出しおよび書込み可能なメ
モリ２０２に読込む、この診断結果の書込みが終了した
ことを受けて、主プロセツサ１０のローカルパストラン
シーバは電気的絶縁状態から解除され、主プロセツサの
ＣＰＵｌ０Ｉと主プロセツサローカルバスは電気的に接
続される。このＣＰＵｌ０１と主プロセツサローカルバ
ス１０６との接続が完了した後２主プロセツサ１０とシ
ステムバス６０を結合しているシステムパストランシー
バの絶縁状態を解除し、主プロセツサ１０と、システム
バス６０を電気的に接続する。この接続が完了した時点
で、主プロセツサ１０のＣＰＵｌ０Ｉの割込みを解除し
、主プロセツサ１０内のメモリ１０２のレジスタ。

フラッグ、ポインタの退避領域１０２１から読出し。

ＣＰＵＩ　Ｏ１は、通常の動作を開始し、入力装置５０
ａからの信号の処理を行ないメモリ４０に記憶するとと
もに、出力袋［５０ｂより外部へ出力する。

診断プロセッサ２０は、診断結果が書込まれたメモリ２
０２の内容と１種々の診断命令に対して予め予期される
診断結果をストアしているメモリ２０３との照合を行な
い、主プロセツサ１０の異常を判定する。

以上説明した。主プロセツサの処理と診断プロセッサの
処理の関係を示すと第４図のようになる。

次に、診断命令について説明する。

マイクロプロセッサを動作させる基本となるアセンブリ
言語命令には、下記のようなものがある。

（１）データ転送命令 レジスタとレジスタ間、メモリとレジスタ間でデータの
授受を行なう命令。

指定レジスタｒ□の内容を指定レジスタｒ２に転送する
ｒＭＯＶＥ、＋命令等。

（２）算術演算命令 レジスタ、メモリ中のデータとアキュムレータの内容と
の間で加算や減算を行なったり、レジスタやメモリ中の
データに、１を加えたり引いたりするもの。アキュムレ
ータ中の内容にレジスタあるいはメモリの内容を加える
ｒＡＤＤＪ命令等。

（３）論理演算命令 状態フラグと連係して、アキュムレータの内容とレジス
タあるいはメモリの内容との論理（プール）演算を行な
う。

（４）分岐命令 無条件９条件付命令のいかんを問わず、通常のプログラ
ムの流れを変え、ここで指定されたアドレスに格納され
た命令が実行されることになる。

（５）スタック・Ｉｌｏ、ＣＰＵ制御命令スタックとス
タックポインタの操作が行なわれる。

診断命令は、基本的に、これらの命令の単純な組合せで
構成するものである。例えば、Ａ十Ｂ、Ａ−Ｂ等の算術
演算命令 Ａ＋Ｂ、Ａ＋Ｂ、Ａ−Ｂ等の論理演算命令Ａ番地からＢ
番地へのデータの転送 などである。

そして、これらの基本診断命令をｎ命令用意したとする
と、診断プロセッサの処理としては第５図に示すフロー
に従って、周期的に一つ一つ主プロセツサに実行させ、
その結果の異常診断を行なう。

さらに、これらの基本診断命令による診断結果が異常だ
った場合には、次の周期で、同じ命令を他のデータで実
行させて再診断を行なう０例えば。

診断命令１でＡ＋Ｂを実行した場合は１診断命令ＩＡで
は、Ｃ＋Ｄを実行する０診断命令ＩＡでは、同じデータ
で何回かＣ＋Ｄを実行し、特定の回数以上の異常で異常
と判定しても良いし、何回か異なるデータで実行しても
良い。この再診断で異常と判定されれば、診断プロセッ
サは異常処理に入る。

異常処理では、外部へ警報を出すとともに、異常来歴を
記憶しておく。そして、手動設定装置３０で、診断プロ
セッサ２０をマニュアル動作に切換え、人間が異常来歴
を確認し解析することになる。さらに、このときの主プ
ロセツサ１０の状態に応じて、各種診断命令を考え、実
行させることもできる。

異常があると、警報等により外部に知らせるとともに、
パス切換回路２５により、主プロセツサ１０からバック
アッププロセッサ１５に切換え、制御を続行可能である
。

以上が、一つの診断処理の手順で、診断プロセッサ内蔵
の診断周期可変タイマ２０４の割込みごとにこのような
診断処理を行なう０診断周期可変タイマ２０４の周期設
定は、診断プロセッサローカルバス２０６に直接接続で
きる手動設定装置３０を用いてなされる０手動設定装置
３０は、必要な診断命令を手動で診断プロセッサ２０に
実行させる機能を有する。

〔発明の効果〕 本発明によれば、ディジタル制御装置の演算部の診断を
、オンライン状態で、常時周期的に、簡単な基本命令の
組合わせからなる各種の命令で行ない、異常らしい場合
には、さらにその状態に応じて再診を行ない、それでも
異常と判定されれば、異常来歴を記憶し警報を出力する
オンライン診断装置が提供される。警報が出力されたと
きは、自由に各種診断命令を実行させて異常を解析でき
るため、演算部の異常をきめ細かく早期に発見可能であ
り、予防保全とダウンタイム減少の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるディジタル制御装置の一実施例の
基本構成を示すブロック図、第２図は第１図装置゛の構
成をより詳しく示すブロック図、第３図は主プロセツサ
内の読出しおよび書込み可能なメモリのメモリ構成を示
す図、第４図は主プロセツサの処理と診断プロセッサの
処理の関係を示す図、第５図は診断プロセッサの処理の
フローチャート、第６図は並列冗長系システムのブロッ
ク図、第７図は待機冗長系システムのブロック図である
。 １．２・・・演算回路、ｌａ、２ａ・・・出力信号、３
・・・共通出力回路、４・・・２重系選択回路、４ａ・
・・出力信号、５・・・出力切換回路、１０・・・主プ
ロセツサ。 １５・・・バックアッププロセッサ、２ｏ・・・診断プ
ロセッサ、２５・・・バス切換回路、３０・・・手動設
定装置、４０・・・システムメモリ、５０ａ・・・シス
テム入力装置、５０ｂ・・・システム出力装置、６０・
・・システムバス、１０１・・・ＣＰＵ、１０２・・・
メモリ。 １０３・・・読出し専用メモリ、１０４・・・ローカル
バストランシーバ、１０５・・・シリアルインタフェー
ス、１０６・・・主プロセツサローカルバス、１０７・
・・システムバストランシーバ、２０１・・・ＣＰＵ、
２０２・・・メモリ、２０３・・・読出し専用メモリ、
２０４・・・診断周期設定タイマ、２０５・・・シリア
ルインタフェース、２０６・・・診断プロセッサローカ
ルバス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力されたデータを予め定められた命令に従って演
   算処理する演算処理装置を備えたディジタル制御装置に
   おいて、前記演算処理装置に予め設定された周期で割込
   みをかけ、基本命令の組合せからなる各種診断命令を実
   行させ、その実行結果を正しい値と比較して演算処理装
   置を定期的に診断し、診断結果が異常の場合は、演算処
   理装置の異常状態に応じて前記とは異なる組合せの診断
   命令を実行させ、再診断結果も異常の場合に、この異常
   状態を来歴として記録する、とともに、異常警報を出力
   する診断装置を設けたことを特徴とするディジタル制御
   装置。 ２、特許請求の範囲第１項において、診断装置と演算処
   理装置とのデータ伝送路が、本来のデータ入出力路から
   電気的に絶縁されていることを特徴とするディジタル制
   御装置。 ３、特許請求の範囲第２項において、診断装置と演算処
   理装置とのデータ伝送路が、光通信路であることを特徴
   とするディジタル制御装置。 ４、上記特許請求の範囲のいずれか一項において、演算
   処理装置が演算処理中のオンライン状態で、診断命令を
   外部から自由に書き換える設定装置を備えたことを特徴
   とするディジタル制御装置。 ５、特許請求の範囲第４項において、設定装置が異常来
   歴をオンライン状態で外部から自由に読み出す表示部を
   備えたことを特徴とするディジタル制御装置。 ６、上記特許請求の範囲のいずれか一項において、演算
   処理装置が複数あり、ひとつが異常の場合は、診断装置
   からの信号によりもうひとつの演算処理装置に切換える
   ことを特徴とするディジタル制御装置。