JPS63296102A - プラント制御システム - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、平常時に制御演算処理を行なう電子計算機と
、その電子計算機側の異常時に制御演算処理を行なう制
御装置とを備え、プラントを制御するプラント制御シス
テムに関する。

（従来の技術） 第４図はこの種のプラント制御システムのブロック構成
を示したものである０図において、パーソナル計算機１
は、パーソナル計算機側制御回路２とパーソナル計算機
側伝送処理袋［３と、これらを接続するためのバス・ケ
ーブル４とから構成されている。デジタル制御装置５は
、デジタル制御装置側伝送処理装置６と、パーソナル計
算機制御回路２により算出された操作量を記憶するバッ
ファ回路７、これらを接続するためのバス・ケーブル８
と、デジタル制御装置側制御回路９と、前記バッファ回
路７に格納された操作量と、デジタル制御装置側制御回
路９により算出された操作量ケの切換を行ない、この切
換により選択された操作量をプラント１０へ出力させる
操作量切換回路１１と、プラントの状態量（例えば温度
等）を入力するアナログ入力装置！１２とからなる。

パーソナル計算機側、制御回路２により算出された操作
量は、パーソナル計算機側伝送処理装置３により、伝送
用ケーブル１３を介しデジタル制御装置側伝送処理袋［
６へ送信される。デジタル制御装置側伝送処理袋Ｗ１６
では、この操作量を受信後、バス・ケーブル８を介し、
バッファ回路７へこの操作量を与える。バッファ回路７
では、この操作量を操作量切換回路１１へ与えている。

伝送処理装置３．６のハードウェア故障等により、伝送
異常が発生した場合、前記のパーソナル計算機１からの
制御を断念し、デジタル制御装置側制御回路９により算
出された操作量を操作量切換回路１１により選択させる
ために、このデジタル制御装置側制御回路９により算出
される操作量は、常時操作量切換回路１１へ与えられて
いる。この風作量切換回路１１は通常、パーソナル計算
機からの操作量をプラント１０へ送出しており、前記の
伝送異常を検出した場合には、デジタル制御装置側制御
回路９により算出された操作量に切換えプラント１０へ
その操作量を送出する。

また、前記パーソナル計算機制御回路２ならびにデジタ
ル制御装置側制御回路９により、プラントへの操作量を
算出するために必要なプラントの状態量は、デジタル制
御袋Ｍ５内のアナログ入力袋［１１２により走査され、
この走査されたプラント状態量は、バス・ケーブル８に
よりデジタル制御装置側制御回路９へ、またバス・ケー
ブル８によりデジタル制御装置側伝送処理袋Ｍ６へ送ら
れ、さらに伝送によりパーソナル計算機側伝送処理袋ｆ
ｆｌ！３を経由してパーソナル計算機１の制御回路２へ
送られる。

伝送処理装置！！３．６間での情報伝送は、その必要が
生じた時点でパーソナル計算機１側がら送信開始要求が
送出されて開始する一方、その情報伝送の最後でデジタ
ル制御袋！５側から送信終了許可信号が送出されて１回
の一連の情報伝送が終了する。このように、上記両者の
情報伝送は、必要に応じて実行されるため、時間的に見
ると伝送処理の動作域と休止域とが生じることになる。

一方１ｍ作量切換回路１１は、上記したパーソナル計算
機側伝送処理装置３とデジタル制御装置側伝送処理装置
！６との伝送異常を常時監視し、異常検出の場合はプラ
ントＩＯへの誤操作量出力を防ぐために、ただちにプラ
ントへの操作量をパーソナル計算機１側からデジタル制
御装置ｉ１５側へ切換える動作を行なう。

（発明が解決しようとする問題点） 第５図は、上記伝送異常を検知して操作量切換回路１１
を切換制御する処理の一例を示したものである。この処
理は、異常検出機能Ａと伝送異常検出機能Ｂと切換指令
出力機能Ｃとからなる。異常検出機能Ａでは、アナログ
入力装置１２により得たプラントの状態量をチェックし
く２１）　、プラント状態が異常と判断した場合には、
切換指令出力機能Ｃにより、操作量切換回路１１を切換
える（２２）。一方、プラント状態が正常であるとき、
伝送異常検出機能Ｂにより、現在の伝送処理装置の状態
がチェックされる（２３）。このとき、伝送休止域の場
合には処理を終了する。逆に、伝送動作域の場合には、
この間の伝送における異常が監視される（２４）。ここ
で、正常に情報伝送が行なわれている場合には、処理を
終了させ、一方、パーソナル計算機１から所定の応答信
号が送出されない場合のように異常発生の場合には、前
記処理２２と同様に操作量切換回路１１を切換える（２
２）。

このように、操作量切換回路１１を切換えるための伝送
異常の監視は、伝送処理動作域にのみ行なわれており、
伝送休止域での監視は行なわれていなかった。このこと
により、伝送処理体止域で発生した伝送異常（例えば、
伝送用ケーブル１３断線による異常）後は、パーソナル
計算機からの送信要求をデジタル制御装置５が受信でき
なくなるため、伝送が再開されなくなるという問題があ
った。

このため、例えば伝送用ゲーブル１３が断線した場合、
その異常（これをシステム故障という）を検出できず、
結果的に、操作量の切り換えが行なわれない状態があり
得た。また、これによリプラント１〇への操作量が更新
されなくなり、プラントへ重大な損傷（例えば、タービ
ン発電機への蒸気流量が無制御の状態となることにより
、蒸気によりストレスがタービン発電機の羽根にかかり
、結果的にその羽根に亀裂を招く等）を与える場合があ
り得た。さらに、異常検出時に、その異常をオペレータ
へ通知するための警報がなかったことから。

オペレータにより異常状態の認識がなされずプラント事
故誘発の虞れがあるという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑み、伝送処理の動作域と休止域
の如何に拘わらず常にシステムの異常状態を検出し、プ
ラントを安定かつ安全に運転することができるプラント
制御システムを提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） このため本発明は、デジタル制御装置とパーソナル計算
機間の伝送処理の休止域では、その継続時間（滞留時間
）を測定し、その時間が予め設定した一定の制限時間以
上になると、パーソナル計算機側の異常と判定する機能
と、異常発生時にオペレータに警報表示する機能とを付
加したものである。

（作用） 上記制限時間をシステムの正常動作時における最も長い
休止時間以上に設定しておくことにより、伝送時間休止
中においてもパーソナル計算機側の異常を検出できるよ
うになり、所定のプラント操作量の切換えが行なえると
共に、異常発生時には、警報表示されるので、オペレー
タはプラント状態を正しく認識し、プラントを安定かつ
安全に運転することができるようになる。

（実施例） 以下１本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は、太陽エネルギーを利用し、電気を得ることを
目的とした本発明の一実施例に係る集熱装置温度制御シ
ステムのブロック構成図を示したものである。図におい
て、第４図と同一符号は同一装置または同一部分を示す
、このシステムでは、パーソナル計算機１内の制御回路
２は、現代制御理論の一分野であるＭＲＡＣ（モデル規
範適応制御）により、集媒流量調節弁１０ａを駆動させ
るための操作量を算出するためにプラントの状態量であ
る熱媒流量口を検出器１０ｂで、集熱装置出口温度丁、
Ｕを検出器１０ｃで検知し、アナログ入力装置！！１２
から伝送処理装＠６，３を介した伝送システムにより得
る。

また、伝送システムにより得られたプラント状態量をも
とに算出された操作量は、伝送処理装置６゜３を介した
伝送システムによりデジタル制御装置ｔ５内のバッファ
回路７へ与えられた後、操作量切換回路１１内の切換回
路部１１ａを介し熱媒流量調節弁モータ１０ｄへ与えら
れる。熱媒流量Ｑの増減は、集熱装置［１０ｅ出口の熱
媒流量Ｑの温度（集熱装置出口温度Ｔｕ）を制御するた
めに、この操作量に応じた熱媒流量調節弁モータ１０ｄ
の駆動により、流量調節弁１０ａの開度が開閉されるこ
とにより行なわれる。また、この温度制御された熱媒流
量Ｑがタービン蒸気発生器１０ｆ内へ送られることによ
り１発生器１０ｆ内に蒸気が発生する。この蒸気が蒸気
タービン１０ｇに送られ蒸気タービン１０ｇが駆動する
ことにより５Ｆ！電機１０ｈの出力は得られる。従って
１発電機１０ｈの出力を安定に保つためには、時々変化
する環境条件（例えば、雲による日射量の変化）のなか
、集熱装Ｗ１１０ｅ出口の熱媒流量Ｑの温度（集熱装置
出口温度Ｔ、Ｊ）を、安定かつ安全に制御する必要があ
る。さらに、伝送システムであることがらも、後者の安
全に制御させることを（勿論、制御性つまり安定性も重
要であるが）追求する必要がある。つまり、伝送装置異
常により起こり得るプラントへの誤出力を防ぐ必要があ
る。

完全に制御するためには、プラントの状態量に適応した
最適な操作量が、パーソナル計算機１内の制御回路２な
らびにデジタル制御装置Ｉ！５内のバッファ回路７もし
くはデジタル装置側制御回路９から、操作量切換回路１
１内の切換回路部１１ａを介して。

適確に熱媒流量調節弁モータ１０ｄに与えられなければ
ならない、更に、前記の各制御回路２，９内でプラント
の状態量に適応した操作量を算出するために必要なプラ
ントの状態量が各検出器１０ｂ、１０ｃで正確に計測さ
れ、その計測された状態量が、アナログ入力装置を介し
適確に、これらの制御回路内へ与えられなければならな
い、また１本システムにおけるプラントの制御は９通常
パーソナル計算機内のＭＲＡＣ制御により行なわれ、伝
送システムに異常が発生した時、あるいは１本ＭＲＡＣ
制御がプラント状態量の異常を検出した時にのみ、デジ
タル制御装置内のＰＩＤ　（比例＋積分十微分）制御で
行なわれる。

従って、ＭＲＡＣ制御におけるプラントへのｍ作景の誤
出力ならびにプラントからの状態量の誤入力に着目し、
これらの状態が発生し得る伝送システムにかかわる異常
の検出を強化することにより、異常発生時には、ただち
にプラントの制御をデジタル制御装置内のＰＩＤ制御へ
切換える手法をとっている。具体的には、第１図に示す
伝送異常検出部１１ｂにより、前述の伝送処理体止域の
期間にも異常を監視し、異常発生時にはその操作量切換
回路１１内の切換回路部１１ａへ切換指令を与えるよう
にしている。

さて、第２図はこのシステムにおけるパーソナル計算機
１とデジタル制御装［５どの伝送手順を示したものであ
る。

伝送を開始するために、送信開始要求Ｔ１がパーソナル
計算機側伝送処理袋＠３からデジタル制御装置側伝送処
理袋［６へ送信される。伝送処理袋［６は、この送信開
始要求Ｔ＋を受は受信可能であれば、送信開始許可Ｔ２
を伝送処理袋！３へ送信する。伝送処理装置ｇＩ３は、
この送信開始許可Ｔ２を受は制御回路２でプラントの操
作量を算出するために必要なプラントの状態を得るため
の指令であるデータ要求Ｔ３を送信する。

伝送処理袋！！！６はこのデータ要求Ｔ３を受け、所定
のプラントの状態量を、データ信号Ｔ４により伝送処理
装置３へ送信する。伝送処理装置ｉ！３はこのデータ信
号Ｔ４を受は伝送を終了させるために。

送信終了要求Ｔｓを伝送処理袋ｆｆ１１６へ送信する。

伝送処理装置６はこの送信終了要求Ｔ５を受け、終了可
能であれば、送信終了許可Ｔ６を伝送処理袋Ｗ１３へ送
信する。伝送処理袋［３はこの送信終了許可Ｔ６を受け
、制御回路２によリプラント操作量を算出すると同時に
、プラント操作量の送信開始要求Ｔ７を伝送処理袋［６
へ送信する。伝送処理装置６はこの送信開始要求Ｔ７を
受は受信可能であれば。

送信開始許可Ｔａを伝送処理装置３へ送信する。伝送処
理装置３はこの送信開始許可Ｔ、を受け、制御回路２に
より算出されたプラント操作量をデータ信号Ｔ９により
伝送処理袋！ｉ！６へ送信する。伝送処理装置ｉ！！６
は、このデータ信号Ｔ９を受け、受信が完了すると、伝
送処理袋ＷＬ３へ受信完了信号Ｔｉ１ｌを送信する。伝
送処理袋Ｗ１３はこの受信完了信号ＴＩＬＩを受は伝送
を終了させるための送信終了要求Ｔｌｔを伝送処理袋＠
６へ送信する。伝送処理袋！！６は、この送信終了要求
Ｔｌｔを受は終了可能であれば、送信終了許可Ｔ１２を
伝送処理袋＠３へ送信する。伝送処理装置３は、この送
信終了許可Ｔ１２を受けることにより、一連の伝送処理
を終える。

パーソナル計算機１は１次にプラント状態の入力が必要
になった時点で、送信開始要求ＴＩを送出し１以上と同
様の伝送処理が実行される。従って、パーソナル計算機
１側とデジタル制御装置５側との伝送処理は、同図に示
すようにある時間ｊａでは伝送処理動作域となり、また
ある時間ヒｂでは伝送処理体止域となる。

第３図は、本実施例の操作量切換回路１１における伝送
異常検出動作を示すフローチャートである。

図において、第５図と同一符号は同一処理を示し、第５
図の場合と比較すると、システム故障検出機能りとオペ
レータへの警報出力機能Ｅとが新規に追加されている。

システム故障検出機能りは、伝送異常検出機能Ｂで現在
の伝送処理装置の状態が伝送処理体止域と判断されると
（２３）、この域内での滞留時間の累積を行ない、その
結果をｈｌに設定する（２５）。次に、その累積時間ｈ
＋は、システム故障と判断するための予め設定された一
定の制限時間αど比較され（２６）　、制限時間α内で
あるときには処理が終了する。逆に累積時間ｈ１が制限
時間αを越えたときには、伝送異常検出部１１ｂはシス
テム故障と判断し、切換回路１１ａへ切換指令出力する
ことにより、プラントの制御をＭＲＡＣ制御からＰＩＤ
制御へ切換える。ここで、制限時間αは伝送処理体止域
となる時間ｔ、ｂより長く設定しておく。

これにより、前記した伝送処理体止域ｅｂ期間に発生し
たシステム故障（例えば、伝送用ケーブル断線、パーソ
ナル計算機故障、伝送処理装置故障等が考えられる）の
未検出がなくなり、しかもオペレータへ警報出力（２７
）により、オペレータへこの故障を通知し、認識させる
ことも可能となる。なお、累積時間ｈ１の０へのクリア
は、検出器１０ｂ。

ＩＱｃが正常状態から異常になったとき（２８）、もし
くは伝送処理装置の状態が休止域から動作域になったと
きに行なう（２９）。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、伝送処理体止期間が一定
の制限時間以上になったとき電子計算機側の異常と判定
する機能を付加したので、伝送処理体止域に発生したシ
ステム故障の検出が可能となり、伝送処理動作域の単な
る伝送異常の検出のみならずプラント制御用伝送システ
ム全般の故障検出が可能となるために、これら異常なら
びに故障時のプラントへの誤操作量出力ならびにプラン
トからの状態量の誤入力を防止することができ、これに
よリプラントを安定でかつ安全に制御することができる
。また、異常時には警報表示を行なうようにしたので、
オペレータはプラント状態を正しく認識できるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラント制御装置を適用した一実施例
である集熱装置温度制御システムのブロック構成図、第
２図はそのシステムにおけるデータの伝送手順を示す説
明図、第３図はシステムの異常検出動作を示すフローチ
ャート、第４図はプラント制御装置の従来例を示すブロ
ック構成図。 第５図はシステムの異常検出動作の従来例を示すフロー
チャートである。 １・・・パーソナル計算機、２，９・・・制御回路。 ３．６・・・伝送処理装置、４，８・・・バス・ケーブ
ル、５・・・デジタル制御回路、７・・・バッファ回路
。 １０・・・プランＩ−，１１・・・操作量切換回路、１
１ａ・・・切換回路部、１１ｂ・・・伝送異常検出部。 １２・・・アナログ入力回路。 （７３１７）　　代理人　弁理士　側近　憲佑（８８６
９）　　　同　　　第子丸　健第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電子計算機と制御装置とをデータ伝送手段で結合し、平
   常時には電子計算機による制御演算結果を前記制御装置
   を介してプラントに出力し、異常時には制御装置による
   制御演算結果をプラントに出力することによリプラント
   の制御を行なうプラント制御システムにおいて、前記電
   子計算機は、前記制御装置から伝送されるプラントの状
   態を受信すると共に、プラントに対する操作量をその制
   御装置へ送信する伝送処理部と、受信したプラント状態
   に基づいてプラント操作量を制御演算する演算制御部と
   を備え、前記制御装置は、前記電子計算機にプラントの
   状態を送信すると共に、その電子計算機からプラントに
   対する操作量を受信する伝送処理部と、プラント状態を
   プラントから入力するプラント状態入力装置と、入力し
   たプラント状態に基づいてプラント操作量を制御演算す
   る演算制御部と、その演算制御部で演算された操作量と
   前記電子計算機より受信した操作量とを切換えてプラン
   トに出力する操作量切換部と、前記電子計算機とのデー
   タ伝送における伝送処理実行中の伝送エラーを検出する
   伝送エラー検出手段と、伝送処理休止中の継続時間を測
   定しその継続時間が予め設定した一定時間を越える制限
   時間オーバーの発生を検出する制限時間オーバー検出手
   段と、その制限時間オーバーあるいは前記伝送エラーを
   検出したとき、電子計算機の異常と判定して前記操作量
   切換部を制御し、前記制御装置側の演算制御部で演算さ
   れた操作量をプラントに出力する操作量切換制御部と、
   前記異常判定時にシステムの異常を警報表示する警報表
   示部とを備えたことを特徴とするプラント制御システム
   。