JPS63191201A - プラント自動制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は各種プラントにおける検出器の異常検出、信号
の保持９代替信号への切換方法に係り、特に検出器の異
常時にも自動制御を継続可能とするプラント自動制御装
置に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭５１−３３２０１号に記載のよう
に検出器等が異常となった場合、操作器をロックする。

または運転員による手動制御に切換える手段が用いられ
ていた。また検出器を多重化し、１台の検出器が異常と
なった場合、正常な検出器に切換える手段もある。

一方、検出器の異常検出手段は、検出器の出力の上限値
、下限値及び変化率が規定値以内であることを診断して
いた。特に変化率の診断は第２図に示す様に、前回サン
プリング値（ＤＮ−１）と今回サンプリング値（ＤＮ）
の差であるｄＮが規定値以内であるかを判定することに
より診断する。また第３図に示すような１次遅れ関数を
用いて今回サンプリング値と前回サンプリング値から今
回サンプリング値に対応する値を算出し、その算出値と
今回サンプリング値の差が規定値以内であるかを判定す
ることにより診断していた。

また信号の保持手段は、検出器出力の異常が検出された
時点で、その１回前である前回サンプリング値に保持し
ていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は自動運転の継続、プラント状態量の動特
性の点について配慮されておらず、そのため以下の問題
があった。

まず、操作器のロック、運転員の手動制御への切換えは
、近年、大型化の進むプラントにおいて操作器の種類・
員数が増大し、運転員の負荷が増大しているなかで、さ
らに負荷を増大させること運転員の誤操作を招きやすい
などの問題がある。

また検出器の多重化は、検出器、検出器用配管、信号ケ
ーブル、及び検出器のメンテナンスを増大させ、プラン
ト建設、維持費の増大を招くこと、複数の検出器が全く
同じプラント状態量を検出することが容易でないことか
ら、限られたプラント状態量にしか適用できないという
問題点があった。

一方、異常検出手段のうち、変化率の診断については、
今回サンプリング値と前回サンプリング値による診断方
法では、プラント状態量の動特性が既知であり、各サン
プリング値の差の上限が予想できないと規定値が決めら
れないという問題点があった。また１次遅れ関数を用い
て変化率を診断する方法においては、プラント状態量の
動特性が、１次遅れ関数で近似できる検出器力に限られ
るという問題点があった。

また信号の保持手段についても、検出器出力の異常が検
出された時点の１回前のサンプリング値に保持すること
は、検出器出力が゛１サンプリング時間で差がない、ま
たは制御系への影響がない場合でなければ有効とならな
いという問題点があった。

本発明の目的はプラント状態量の動特性を考慮した検出
器出力の異常検出手段、保持手段と、検出器出力の異常
が継続する場合は、代替信号に切換えることによる自動
運転の継続を可能にすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、過去の検出器出力を用いて最小２乗法１回
帰直線近似により、動特性を考慮した今回サンプリング
値に対応した算出値と規定値を算出し、今回サンプリン
グ値と比較することにより検出器出力の異常を検知し、
検出器出力が異常の場合は、検出器出力を上記算出値に
保持し、所定時間以上検出器出力の異常が継続した場合
には代替の信号である操作器の出力または相関関係のあ
る他の検出器出力に切換えることにより、達成される。

［作用］ 異常検出手段は過去の検出器出力を用いて最小２乗法に
より求めた前回サンプリング値に対応する算出値に、同
じく過去の検出器出力を用いて回帰直線近似により求め
た変化量を加えて今回サンプリング値に対応した算出値
を算出し、この算出値と今回サンプリング値との差が、
上記変化量以内であるかにより異常を検出する。それに
よってあらかじめ、プラント状態量の動特性を把握する
必要がなく、１次遅れ関数に近似できないプラント状態
量の検出器出力にも適用できる。また上記の今回サンプ
リング値に対応した算出値を検出器異常時の検出器出力
の代わりに保持することにより、制御系に与える影響、
特に誤動作を防止できる。さらに、検出器出力の異常が
所定時間以上継続した場合には、上記異常検出手段によ
り正常と判定された代替信号である操作器出力または相
関関係のある他の検出器出力を異常と判定された検出器
出力に対応させるため進み遅れ補償、相関関係による補
償処理した信号が偏差が規定値以内であればバンプレス
に切替わることにより、自動制御の継続が制御系に与え
る影響、特に誤動作を防止でき、また運転員の負荷増大
、誤操作を防ぐ。

〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を図を用いて説明する。

まず、第１図はプラント自動制御装置の概要を示す、プ
ラント自動制御装置１は操作器２の制御信号５２を出力
する制御回路１ｏ、異常検出手段。

保持手段から成り、各々検出器４，５の出力５４゜５５
の信号診断、保持を行う診断回路１１，１２゜診断回路
１２により診断された信号６２を入力し、検出器４の出
力５４に対応した信号とするため進み遅れ補償、相関関
数補償演算を行い、検出器４の出力５４の代替信号６３
を出力する補償器１３、診断回路１１で診断された信号
６１と代替信号６３の偏差チェックを行い、偏差が規定
値以内であれば切換許可信号３４を′１”にする比較器
１４゜診断回路１１から出力された信号切換要求信号３
１と比較器１４から出力された切換許可信号３４と診断
回路１２から出力された代替信号正常信号３２の論理積
を演算し、切替信号３５を出力する論理積要素１５、切
替信号３５が“１”となれば診断後信号６１を代替信号
６３へ、逆に切替信号３５が“０”となれば代替信号６
３から診断後信号６１ヘバンプレスに出力信号６６を切
換えるバンプレス切替器１６、同様に、操作器３の制御
信号５３を出力する制御回路２０、各々検出器６゜７の
信号診断、保持を行う診断回路２１．２２診断後信号７
２を検出器６の出力５６に対応した信号とするための補
償を行い、代替信号７３を出力する補償器２３、診断後
信号７１と代替信号７３の比較を行い、切換許可信号４
４を出力する比較器２４、切替要求信号４１と代替信号
正常信号４２と切換許可信号４４の論理積を演算し、切
替信号４５を出力する論理積要素２５．切替信号４５に
より診断後信号７１と代替信号７３をバンプレスに切換
え出力信号７６とするバンプレス切替器により構成され
ている。

次に第４図により１診断回路１１について説明する。他
の診断回路１２，２１．２２の回路は診断回路１１と同
一であるため１診断回路１１についてのみ説明すること
とする１診断回路１１は、異常検出手段と保持手段を有
し、診断対象である検出器出力５４及び代替信号６３．
異常リセット信号１７０を入力し、診断後信号６１．切
替要求信号３１１代替信号正常信号１６５を出力する。

最小２乗フィルタ要素１１１は第５図に示すように、検
出器出力５４の過去の値ＬＮ−１からＬＮ−６を用い１
．前回サンプリング値Ｌｓ−ｚに対応した算出値Ｙ（第
４図の１５１）を最小２乗法によりＹ　　＝　　（３Ｘ
　　ＬＭ−１＋　　２　　Ｘ　　ＬＮ−ｚ＋Ｌｓ−ａ　
−ＬＮ−Ｉｓ）　　１５の計算をし、出力する。変化量
演算要素１１２は検出器出力５４の過去の値Ｒｓ−ｔか
らＲＮ−ａを用い、回帰直線近似により変化量Ｙ（第４
図の１５２）をＹ＝２ＸＲｓ−１＋ＲＮ−ｚ　　ＲＮ−
４ＲＮ−６）の計算をし、出力する。第４図の加算要素
１１３は前回サンプリング値に対応した最小２乗フィル
タ１１１の出力１５１と変化量算出値１５２を加算し、
今回サンプリング値に対応した算出値１５３を出力する
。加算要素１１５は変化量算出値１５２と検出器の誤差
などに対応したマージンを出力する信号発生要素１１４
の出力１５４を加算して比較要素１１７，１２０の規定
値１５５を出力する。制限要素１１６は算出値１５３の
上限、下限を制限する。この上限、下限の値は検出器出
力５４の信号レンジに対応する。比較器＄１１７は検出
器出力５４の今回サンプリング値と制限板算出値１５６
の偏差と規定値１５５を比較し、偏差が規定値より大き
い時には偏差大信号１５７を“１″とする。

比較要素１１９は検出器出力５４の上下限チェックを行
い、検出器出力５４が上限の規定値よりも大きいか、下
限の規定値より小さい時に上下限異常信号１５９を“１
″′とする。上下限チェックの規定値は検出器出力５４
のレンジに対応する。論理和要素１２６は偏差大信号１
５７と上下限異常信号１５９の論理和を演算し、保持信
号１６６を出力する。切替要素１１８は保持信号１６６
が“１”の場合、検出器出力５４を制限板算出値１５６
に切換え、保持し、診断後出力６１として出力する。遅
れ時間要素１２３は、保持信号１２６が所定時間継続し
て“１”の場合、切替要求セット信号１６３を“１”と
する、フリップフロップ要素１２４は、セット信号優先
機能を持ち、切替要求セット信号１６３が“１”となれ
ば切替要求リセット信号１６２が“ｌ”となるまで切替
要求信号３１を“１”に保持する。論理否定要素１２５
は切替要求信号３１の論理否定演算を行い１代替信号正
常信号１６５を出力する。比較要素１２０は検出器出力
５４、代替信号６３の差と規定値１５５の比較を行い、
差が規定値１５５以上であれば、偏差大信号１６０を“
１”とする、論理否定要素１２１は偏差大信号１６０の
論理否定を演算し、切替要求リセット許可信号１６１を
出力する。論理積要素１２２は切替要求リセット許可信
号１６１と異常リセット信号１７０の論理積を演算し、
切替要求リセット信号１６２を出力する。

本実施例によれば、検出器出力が異常となり代替信号に
切換った後、検出器出力が正常となったことを確認、許
可する機能、運転員が確認、許可する機能があるため１
代替信号から検出器出力への復帰についても、制御系へ
の影響、誤動作を防止できるという効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、まず、検出器出力の過去の値を最小２
乗法１回帰直線近似を用いて今回サンプリング値に対応
する算出値と規定値を算出できるので、あらかじめプラ
ント状態量の動特性がわからなくとも、またはプラント
状態量の動特性が１次遅れ関数に近似できなくとも有効
な検出器の異常検出が行なえるという効果がある。また
、検出器出力が異常の場合、異常検出時点の１サンプリ
ング前の検出器出力ではなく、異常検出時点の検出器出
力に対応した上記算出値に検出器出力を保持できるので
、制御系に悪影響、特に誤動作を防止できるという効果
がある。さらに、検出器出力の異常が所定時間以上継続
した場合には検出器出力を代替信号に制御系への悪影響
を防止するためバンプレスに切換え、自動制御を継続で
きるため、運転員の負荷の増大、運転員の誤操作防止の
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のプラント自動制御装置の概
要図、第２図は変化率チェックの説明図、第３図は１次
遅れ関数の特性図、第４図は診断口。 路の回路図、第５図は最小２乗法の説明図、第６図は回
帰直線近似の説明図である。 １・・・プラント自動制御装置、２，３・・・操作器、
４〜７・・・検出器、１１，１２，２１．２２・・・診
断回路、１３．２３・・・補償器、１６．２６・・・バ
ンプレス切替器、１１１・・・最小２乗フィルタ要素、
１１２・・・変化量演算要素。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、制御対象であるプラント状態量を検出する検出器と
   プラント状態量を制御する操作器の出力に応じて操作器
   を自動制御する信号を出力する制御装置において、検出
   器が異常となったことを検出する異常検出手段、異常検
   出手段の出力に応じ検出器の出力を検出器の過去の出力
   から異常時の出力に対応する信号を算出し、その算出し
   た信号に出力を保持する保持手段、異常検出手段の出力
   が所定時間以上継続したことをもって前記保持手段によ
   る出力を操作器の出力、または相関関係のある他の検出
   器出力に自動的に切換える切換手段により成ることを特
   徴とするプラント自動制御装置。