JP2003287587A - プラント保護計装装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】プラント保護計装装置において、プロセス信号
と設定値とを比較する計装回路をマイクロプロセッサで
構成した場合、ソフトウェアの信頼性確保のための検証
及び健全性確認の作業が必要で、多くの手間と時間がか
かり製品コストが高くなっていた。またプロセス信号専
用のハードウェア装置を用いた場合は動作確認試験を行
う場合、ディジタル入力のパターン数が膨大となり現実
的ではなかった。 【解決手段】計装回路を異なる複数のプロセス信号に対
して電気的に独立させたハードウェアの論理集積回路で
構成し、１つのプロセス信号に対して計装回路を多重化
し、この多重化した計装回路からの出力信号を多数決判
定回路などで論理判定して作動信号を出力させるように
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電プラン
トなどにおけるプラント保護計装装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電プラントなどにおいては、プ
ラントの安全性が損なわれる恐れのある異常が発生した
場合、あるいは発生が予想される場合それを防止、ある
いは抑制するために安全保護系システムが設けられてい
る。

【０００３】安全保護系システムの一つとして従来より
プラント保護計装装置が設けられている。このプラント
保護計装装置は図１５に示すように、プラントの状態量
を示す、例えば温度、圧力、炉出力などの複数のプロセ
ス信号を検出するためのセンサ群Ａ１−１〜Ａ１−ｎ、
Ａ２−１〜Ａ２−ｎと、このセンサ群からのプロセス信
号を入力し、プロセス信号を予め定められた設定値と比
較し、設定値を超えた場合に作動信号を出力する設定値
比較回路群ＭＳ１−１〜ＭＳ１−ｎ，ＭＳ２−１〜ＭＳ
２−ｎを有する計装回路ＬＡ−１，ＬＡ−２とを備えて
いる。この計装回路ＬＡ−１，ＬＡ−２が２チャンネル
からなるＡチャンネルを構成し、この計装回路ＬＡ−
１，ＬＡ−１と同様の構成からなる計装回路ＬＢ−１，
ＬＢ−２をさらに備え、この２つの計装回路が２チャン
ネルからなるＢチャンネルを構成する。すなわち、計装
回路は各２チャンネルづつの大きくＡ、Ｂ２つのチャン
ネルに分かれ、各計装回路からの出力信号の組合せによ
りプラントの各機器にトリップ信号などの作動信号を出
力する制御回路Ｃを構成している。各設定値比較回路か
らの信号は、基本的に１out of ２×２論理を採用して
信号処理されている。すなわち、Ａ、Ｂ各チャンネルに
おいて、何れかのトリップ信号が出力された場合すなわ
ちある設定値比較回路がプロセス信号が設定値を超えた
と判定したときに、そのチャンネルはトリップし、Ａ、
Ｂ両チャンネルが同時にトリップした場合作動信号１５
が発生する仕組みになっている。また各計装回路は１チ
ャンネル当たりは多重化されておらず一重化構成であ
る。

【０００４】このようなプラント保護計装装置において
は、各プロセス信号と設定値との比較検出を行う計装回
路として専用のハードウェア装置を用いる場合と、また
はソフトウェアを実装したマイクロプロセッサで構成す
る場合とがある。専用のハードウェア装置を用いた場合
は複数のプロセス信号毎にハードウェア装置を設ける必
要がある。一方、マイクロプロセッサで構成した場合に
は複数のプロセス信号に対して一つのマイクロプロセッ
サで全ての信号処理を行うことができる。

【０００５】また、プラントの安全保護系システムはそ
の重要性から、高い信頼性を有する設計が要求されてい
る。このため、計装回路をマイクロプロセッサで構成し
た場合、ソフトウェアの共通要因故障を防止し、ソフト
ウェアの信頼性を確保するため、検証および健全性確認
活動（Ｖ＆Ｖ：Verification&Validation）を実施して
いる。Ｖ＆Ｖとは、ディジタル型の安全保護系システム
に要求される機能がソフトウェアの設計、製作の各過程
において、上位の過程から下位の過程へ正しく反映され
ていることを確認する検証作業と、検証作業を経て製作
されたシステムについて、要求機能が正しく実現されて
いることを確認する健全性確認作業からなる品質補償の
ための活動である。具体的にはそのソフトウェアが設計
図書の要求事項の通りに製作されていることの検証作業
として設計情報を記載した図書と製作用の図書との相互
間の確認作業を行う。またマイクロプロセッサにて構成
された計装装置に実際の入力信号と同等の模擬信号を入
力して、設計図書通りに作動出力がなされるかどうかの
健全性の確認を行う。このようなＶ＆Ｖの実施には設
計、製作作業者とは異なる第三者が行うことが必要とさ
れている。

【０００６】また、ソフトウェアにて動作するマイクロ
プロセッサを用いた計装回路の場合は、マイクロプロセ
ッサに標準機能として備わっているウォッチドッグタイ
マ監視などの自己診断機能があり、この機能により多重
系の自動バイパスや警報出力等を行っている。

【０００７】また、従来のプラント保護計装装置におい
ては、プロセス信号と設定値との比較検出が確実に行わ
れるかどうかを確認するための試験入力信号は、プロセ
ス信号を実際に入力する入力端子とは異なる別のライン
からの並列回路から入力させている。

【０００８】さらに、ソフトウェアにて動作するマイク
ロプロセッサを用いた場合は、その比較用設定値の変更
を行うために、十分に実績があり、かつマイクロプロセ
ッサに実装されているプログラムを可視化でき、かつ変
更前と変更後のソフトウェアの変更点を比較抽出が行え
る専用の保守装置を用いている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た従来のプラント保護計装装置では、計装回路にソフト
ウェアで動作するマイクロプロセッサを用いた場合は、
そのソフトウェアが設計図書の要求事項の通りに製作さ
れていることの検証と、マイクロプロセッサにて構成さ
れた制御装置に実際の入力信号と同等の模擬信号を入力
して、設計図書通りに作動出力がなされるかどうかの健
全性確認の実施が必要である。このため、通常の安全保
護機能以外で用いられるソフトウェアの設計、製作に比
べ多くの手間と時間を必要とし、製品のコストを高くす
る大きな要因となっている。

【００１０】一方、計装回路にソフトウェアを使用しな
い専用のハードウェア装置を用いた場合においても、設
計図書に記された制御論理の通りに製品が製造されてい
ることを可視または試験等の別の手段を用いて確認する
必要があるが、ハードウェア装置を構成する論理集積回
路のような密集された制御論理及びその動作状態を可視
することは極めて困難である。このためハードウェア装
置の制御論理への各ディジタル入力のＯＮまたはＯＦＦ
の入力パターンをすべて装置に入力し、その論理的演算
結果が設計図書と一致していることを確認する必要があ
る。しかしながらこのような確認手段ではディジタル入
力の総点数が増えるため累乗的に全入力パターンが増大
することとなり試験に費やす時間及び手間が増大する。

【００１１】また、従来の１out of ２×２論理構成
のプラント保護計装装置においては、単一故障が発生し
た場合、センサからのプラント信号をバイパスして更に
同一電源系のもう一つのセンサが不動作側に故障する事
態を考えた場合、実際にプラントの状態が変化し保護系
の機器を作動する必要が生じた場合に１out of ２×
２論理が成立せず機器への作動信号が出力されないこと
となるため、バイパス機能は設けられていない。また、
プラント運転中の保守及びサーベランス試験を行う際に
も同様に１out of ２×２論理が成立しなくなるた
め、１群を作動状態として実施する必要があった。この
状況下で同一でない電源側において更に故障又は誤操作
が発生すると安全保護系の動作となる。これらのプラン
ト停止リスクを低減するためには単一故障の発生、装置
の交換作業、装置のサーベランス試験がプラント運転中
に行われる場合でもハーフトリップとならないシステム
構成とする必要がある。

【００１２】また、ソフトウェアを用いる場合にはその
ソフトウェアに潜在的に有するバグを共通要因として多
重化された制御装置が同時に故障する可能性を完全には
排除できない。

【００１３】論理回路を構成する計装回路に論理集積回
路を適用した場合には、マイクロプロセッサのような自
己診断機能を標準機能として持たせることができない。
このため、装置が誤不動作側に故障した場合はこれを事
前に検出することができない。このため、多重化して個
別に入力された一つのプロセス信号を用いて、誤不動作
側の故障を検出する必要があり面倒である。

【００１４】原子力発電プラントのプラント保護計装装
置においては、プロセス信号と設定値との比較検出を行
うための試験入力信号は、プロセス信号を実際に入力す
る入力端子とは異なる別のラインからの並列回路から入
力させている。このため、入力、処理、出力の計装装置
の機能を一貫して同時に確認することができなかった。
また、異なるラインから信号を入力した場合でも出力端
は実回路と兼用のため試験時にトリップ出力が行われて
いた。

【００１５】原子力発電プラントのプラント保護計装装
置をマイクロプロセッサで構成した場合は、プロセス信
号と比較検出を行うための設定値を変更するために専用
の保守装置を必要とし、かつ、設計値の変更であるため
再び検証及び健全性確認の作業が必要であった。保守装
置による設定値変更並びに変更後の検証、健全性確認作
業は複雑であり確実な作業には熟練が要求された。この
ため、設定値の変更作業にソフトウェアが介在せず、か
つまた変更後の内容が容易に外部から判断できる装置構
成とする必要がある。

【００１６】本発明は以上の課題を解決し、信頼性のた
めの装置の検証作業と健全性確認作業を不要とし、動作
確認のための試験が容易に行え、計装回路の異常を早期
に検出し、自己診断機能を備えたプラント保護計装装置
を得ることを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載のプラント保護計装装置の発明は、プ
ラントの状態量を示すプロセス信号を検出する複数のセ
ンサと、このセンサからのプロセス信号をディジタル信
号に変換しプロセス信号に対応する値を出力するアナロ
グ／ディジタル信号変換器と、前記プロセス信号に対応
する値の入力を受けて論理演算を行う計装回路と、前記
計装回路の出力に基づき前記プラントの状態診断に関す
る判定を行い前記プロセス信号に対応した作動信号を出
力する判定回路と、を有するプラント保護計装装置であ
って、前記計装回路は複数設けられ、各計装回路は論理
集積回路により構成され、かつ前記プロセス信号に対応
する値と予め定められた設定値とを比較し前記プロセス
信号に対応する値が設定値を超えた場合に信号を出力す
る設定値比較回路を有することを特徴とすることを特徴
とする。

【００１８】この発明によれば、ソフトウェアを用いな
い論理集積回路とそれらの結線により形成された計装回
路によりプラントのプロセス信号を設定値と比較し、設
定値を超えた場合にトリップ信号などの作動信号を出力
する。論理集積回路により構成されているので原子力発
電プラントの安全保護系システムに適用する場合に実施
する検証作業と健全性確認作業を必要としない。

【００１９】請求項２に記載のプラント保護計装装置の
発明は、請求項１に記載のプラント保護計装装置におい
て、前記計装回路は、異なる複数のプロセス信号に対応
して複数の論理集積回路を有してなり、各プロセス信号
に対応して各計装回路に設けられる論理集積回路は互い
に電気的に独立して構成されることを特徴とする。

【００２０】この発明によれば、各プロセス信号に対す
る論理集積回路が独立し、相互に影響し合うことが無
く、プロセス処理の論理が設定値を除き同一である場合
は動作確認用の試験用プロセス信号を同時に且つ並列に
入力でき、また並列にトリップ判定の信号を出力するこ
とにより論理集積回路の動作確認試験を短時間に行え
る。

【００２１】請求項３に記載のプラント保護計装装置の
発明は、請求項２に記載のプラント保護計装装置におい
て、異なる複数のプロセス信号に対して電気的に独立し
て構成される複数の前記論理集積回路を有する前記計装
回路を実装してなる制御基板を有し、この制御基板は多
重化して設けられ、かつ、前記判定回路は多重化した計
装回路からの出力信号を論理判定して前記作動信号を出
力することを特徴とする。

【００２２】この発明によれば、計装回路に単一故障が
発生した場合でも残された計装回路が健全であれば保護
計装装置としての作動出力は行われず、運転を継続する
ことができる。

【００２３】請求項４に記載のプラント保護計装装置の
発明は、請求項３に記載のプラント保護計装装置におい
て、前記判定回路は、多重化された計装回路からの出力
信号が入力される多数決判定回路であることを特徴とす
る。

【００２４】この発明によれば三重化された出力信号が
多数決論理により判定され、プロセス毎の作動信号をプ
ラントの各機器または論理的判断を行う別の制御装置に
出力される。

【００２５】請求項５に記載のプラント保護計装装置の
発明は、請求項３または４に記載のプラント保護計装装
置において、多重化された複数の制御基板に用いられる
論理集積回路として、各制御基板毎に異なる設計要素か
らなる論理集積回路を用いることを特徴とする。この発
明によれば、論理回路に起因する故障が発生した場合、
単一故障にとどまり、多重系が全て同時に故障に至るこ
と防げる。

【００２６】請求項６に記載のプラント保護計装装置の
発明は、請求項３乃至５に記載のプラント保護計装装置
において、多重化された計装回路に入力されたプロセス
信号に対応する値を他の多重系計装回路の設定値比較回
路に相互に入力し、各設定値比較回路では、自系に入力
された値と他系から入力された値との偏差を演算し、偏
差が予め設定した値を超えた場合に異常と判定すること
を特徴とする。

【００２７】この発明によれば、多重化して個別に入力
された１つのプロセス信号を用いて自己診断機能を備え
ない論理集積回路の健全性を装置としての誤不動作に至
る前に検出する。

【００２８】請求項７に記載のプラント保護計装装置の
発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載のプラント保
護計装装置において、多重化された制御基板の前段に設
けられる試験用プロセス信号入力用の端子と、前記試験
用プロセス信号を発生する電圧発生器とを有することを
特徴とする。この発明によれば、多重化された計装装置
本体の作動信号の出力が無くとも、動作確認対象の論理
集積回路のみの動作確認が行える。

【００２９】請求項８に記載のプラント保護計装装置の
発明は、プラント内の放射線を検知し放射線量に応じた
信号を出力する放射線検出器と、前記放射線検出器から
の信号に基づき放射線量の挙動を監視する放射線監視装
置を具備するプラント保護計装装置であって、前記放射
線監視装置は、前記放射線検出器からの入力信号をディ
ジタル信号に変換するアナログ／ディジタル信号変換器
と、１つの放射線検出器からの入力信号に対応して複数
設けられ、前記ディジタル信号に基づき放射線量演算を
行い演算結果およびこの演算結果と予め定められたしき
い値との比較結果を出力する放射線信号処理回路と、こ
の各放射線信号処理回路からの入力信号に基づき予め定
められた抽出方法により得られる出力信号を前記放射線
監視装置の外部に出力する外部出力情報抽出回路と、を
有する第１の放射線信号処理集合回路を有し、この第１
の放射線信号処理集合回路は、配線手段を有する論理集
積回路により構成され、かつ、各第１の放射線信号処理
集合回路を構成する各論理集積回路は、それぞれ、前記
配線手段が互いに異なる手段であることを特徴とする。

【００３０】この発明によれば、信号処理機能を実現す
るための各論理集積回路における配線手段に複数の異な
る手段を用いることで、同一の信号処理機能をそれぞれ
異なる論理で実現する複数の論理集積回路により、処理
の多様性を確保することができる。またこれにより複数
の異なる論理により信号処理を行うことで、単一の信号
処理機能に異常が生じた場合でも、機能実現論理の異な
る他の信号処理の結果に基づいて放射線信号処理結果と
して正常なものを出力することができ、共通の論理異常
に起因する故障を防止することができる。

【００３１】請求項９に記載のプラント保護計装装置の
発明は、請求項８記載のプラント保護計装装置におい
て、前記外部出力情報抽出回路は、前記放射線信号処理
回路からの複数の入力信号に対して多数決論理により出
力信号を生成することを特徴とする。この発明によれ
ば、半数未満の数のロジックの異常に際しても自動的に
正常な放射線信号処理結果を出力することができる。

【００３２】請求項１０に記載のプラント保護計装装置
の発明は、請求項８記載のプラント保護計装装置におい
て、前記アナログ／ディジタル信号変換器から出力され
るディジタル信号および前記第１の放射線信号集合処理
回路の放射線信号処理回路の出力信号を、前記外部出力
情報抽出回路を介さずに出力する第２の放射線信号処理
集合回路を有することを特徴とする。この発明によれ
ば、高信頼性が要求される安全機能と、それ以外の機能
とを切り分けて処理することで、安全昨日のための信号
処理を簡素化することができる。

【００３３】請求項１１に記載のプラント保護計装装置
の発明は、請求項８記載のプラント保護計装装置におい
て、前記第１の放射線信号処理集合回路の故障を検出
し、前記放射線信号処理回路のうち故障状態にないもの
が１系統以下である場合または前記外部出力情報抽出回
路が故障状態にある場合に第１の故障情報信号を出力す
る第１の故障検知回路を有することを特徴とする。

【００３４】この発明によれば、安全機能に用いる信号
処理回路の多様性が確保されている限り、いくつかの信
号処理回路の故障を検知しても安全機能に関する故障と
は判断しないことにより、安全機能を継続して使用する
ことができる。

【００３５】請求項１２に記載のプラント保護計装装置
の発明は、請求項１１記載のプラント保護計装装置にお
いて、前記第１の故障検知回路は、前記放射線信号処理
回路のうち故障状態にあるものが１系統以上ありかつ故
障状態にないものが２系統以上ある場合に第２の故障情
報信号を出力することを特徴とする。

【００３６】請求項１３に記載のプラント保護計装装置
の発明は、請求項１０記載のプラント保護計装装置にお
いて、前記第２の放射線信号処理集合回路の故障を検出
し第３の故障情報信号を出力する第２の故障検知回路を
有することを特徴とする。

【００３７】この発明によれば、安全機能に用いる信号
処理回路の多様性が確保された状態で、故障状態を報知
することで、安全機能は継続使用可能であるが信号処理
回路の一部に故障が発生している状態を外部に報知し、
適切な対応を喚起することができる。

【００３８】請求項１４に記載のプラント保護計装装置
の発明は、請求項８記載のプラント保護計装装置におい
て、前記複数の放射線信号処理回路のうち少なくとも第
１の放射線信号処理回路と第２の放射線信号処理回路の
故障を検出し、前記第１の放射線信号処理回路および前
記第２の放射線信号処理回路の双方が故障状態にあると
きに第４の故障情報信号を出力する第３の故障検知回路
と、この第３の故障検知回路と連絡して設けられ、前記
第１の放射線信号処理回路が故障状態にない場合に前記
第１の放射線信号処理回路の出力信号を選択して出力
し、かつ前記第１の放射線信号処理回路が故障状態にあ
り前記第２の放射線信号処理回路が故障状態にない場合
に前記第２の放射線信号処理回路の出力信号を選択して
出力しうる第１の信号処理選択回路と、を有することを
特徴とする。

【００３９】この発明によれば、プラント保護計装装置
の内部で２種類の異なるロジックの信号処理を行うこと
で、簡素なシステム構成で、単一ロジックの異常に伴う
放射線信号処理回路の故障時にも他の回路でバックアッ
プを行うことにより、また多重異常に対しては故障情報
を報知することにより、安全保護計システムとして適切
な情報を外部の作動回路等に提供することができる。

【００４０】請求項１５に記載のプラント保護計装装置
の発明は、請求項８記載のプラント保護計装装置におい
て、切替信号と、前記複数の放射線信号処理回路のうち
少なくとも第１の放射線信号処理回路と第２の放射線信
号処理回路の出力信号の入力を受付け、前記切替信号が
入力されない場合に前記第１の放射線信号処理回路の出
力信号を選択して出力し、前記切替信号の入力に伴い前
記第２の放射線信号処理回路の出力信号を選択して出力
する第２の信号処理選択回路を有することを特徴とす
る。この発明によれば、プラント保護計装装置の外部へ
の出力を切替可能とすることで、出力の中断を回避する
ことができる。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るプラント保護
計装装置の実施の形態を図１乃至図８を参照して説明す
る。まず、図１にプラント保護計装装置を機能的に見た
場合のプロセス信号の処理フローを示す。１はプラント
状態を監視するセンサで、このセンサ１がプラントのプ
ロセス状態量を示すプロセス信号を検知し、そのプロセ
ス信号２を試験用切替スイッチ３に送る。この時試験用
切替スイッチ３が通常使用側３Ａであればプロセス信号
２はアナログ／ディジタル信号変換器（以下Ａ／Ｄ変換
器と称す）４を通してディジタル信号に変換され、プロ
セス信号２に対応する値が論理集積回路５内のプロセス
信号記憶部６に読み込まれる。同時にこのプロセス信号
記憶部６に読み込んだプロセス信号２の値はプロセス値
ディジタル表示器７に表示される。プロセス信号記憶部
６から出力されたプロセス信号２に対応する値は、予め
論理集積回路５の上限設定部８Ａで定められた上限設定
値８ＡＳ、および下限設定部８Ｂで定められた下限設定
値８ＢＳと許容設定範囲比較部９で比較される。この結
果、プロセス信号２の値が設定値許容範囲内であればプ
ロセス信号２は設定値比較部１０に送られる。設定値比
較部１０ではプロセス信号２と設定値保存部１１に保存
された設定値信号１１Ｓとを比較する。設定値信号１１
Ｓは、設定スイッチ１２にてディジタル値として選択さ
れ、変更許可スイッチ１３が許可側１３ａに選択されて
いる時に、設定値保存部１１に保存され、かつ設定値デ
ィジタル表示器１４に表示される。

【００４２】プロセス信号２は設定値比較部１０で設定
値信号１１Ｓと比較され、プロセス信号２に対応する値
が設定値を超えている場合はトリップ出力などの作動信
号１５が論理集積回路５の外部に出力される。この際
に、必要に応じて警報出力信号１６も出力される。

【００４３】このように構成されたプラント保護計装装
置に対して動作確認試験を実施する場合は、試験用切替
スイッチ３を試験側３Ｂに切替える。試験用切替スイッ
チ３の試験側３Ｂには試験用電圧発生器１７が接続され
ている。これにより試験用電圧発生器１７から発生する
試験用プロセス信号２ａはＡ／Ｄ変換器４を介して論理
集積回路５に送られ、設定値保存部１１の設定値信号１
１Ｓと設定値比較部１０で比較される。この結果、試験
用プロセス信号２ａに対応する値が設定値を超えた場合
はトリップ出力などの作動信号１５が外部に出力されて
動作の確認が行われる。

【００４４】以上が機能的に見たプロセス信号の処理フ
ローである。本発明の実施の形態によるプラント保護計
装装置においては、Ａ／Ｄ変換器４及び論理集積回路５
の部分は多重化され、トリップ出力などの作動信号１５
はこれら多重化部からの出力信号の選択により送出され
る。以下に、多重化を行った場合の本発明の実施の形態
を説明する。

【００４５】図２は、計装回路を三重化とし、多数決判
定を２／３論理とした本発明の実施の形態を示す図であ
る。本実施の形態によるプラント保護計装装置２０は、
プラントのプロセス状態量を示す異なる複数のプロセス
信号２を検出するためのセンサ群Ａ−１〜Ａ−ｎと、こ
のセンサＡ−１〜Ａ−ｎからのアナログ信号を入力しデ
ィジタル信号に変換する三重化されたＡ／Ｄ変換器ＡＤ
Ｃ１−１〜ＡＤＣ１−ｎ、ＡＤＣ２−１〜ＡＤＣ２−
ｎ、ＡＤＣ３−１〜ＡＤＣ３−ｎと、複数のプロセス信
号２に対してそれぞれ独立して設けられ、ディジタル信
号に変換されたプロセス信号２が入力され、予め設定さ
れた設定値との比較を行い、プロセス信号２に対応する
値が設定値を超えた場合に信号を出力する論理集積回路
で構成された同じく三重化された設定値比較回路ＣＰ１
−１〜ＣＰ１−ｎ、ＣＰ２−１〜ＣＰ２−ｎ、ＣＰ３−
１〜ＣＰ３−ｎと、これら三重化された設定値比較回路
の出力信号を論理的に２／３多数決判定し、その結果プ
ロセス毎の作動信号１５をプラントの各機器または論理
的判断を行う別の制御装置に出力する多数決判定回路２
３とから構成されている。

【００４６】前記三重化されたＡ／Ｄ変換器ＡＤＣ１−
１〜ＡＤＣ１−ｎ、ＡＤＣ２−１〜ＡＤＣ２−ｎ、ＡＤ
Ｃ３−１〜ＡＤＣ３−ｎは多重系毎にそれぞれアナログ
信号としてのセンサからのプロセス信号の入力を受ける
ＡＩ(Analog Input)基板２１に実装されている。

【００４７】同じく、三重化された設定値比較回路ＣＰ
１−１〜ＣＰ１−ｎ、ＣＰ２−１〜ＣＰ２−ｎ、ＣＰ３
−１〜ＣＰ３−ｎは多重系毎にそれぞれ制御基板２２に
実装された計装回路２４上に構成されている。また、各
三重化された設定値比較回路ＣＰ１−１〜ＣＰ１−ｎ，
ＣＰ２−１〜ＣＰ２−ｎ，ＣＰ３−１〜ＣＰ３−ｎから
の出力信号は、多重系毎にそれぞれ、各設定値比較回路
からの信号をディジタル信号として出力するＤＯ（digi
tal output）基板２５を介して、ディジタル信号として
多数決判定回路２３に送られる。

【００４８】そしてこのＡＩ基板２１、制御基板２２お
よびＤＯ基板２５を多重化して構成することにより、各
プロセスに対応する信号処理回路としてのＡ／Ｄ変換器
および設定値比較回路は多重化されている。

【００４９】多数決判定回路２３では、設定値比較回路
からの出力信号を受けて多数決判定を行う。例えば、セ
ンサＡ−１からのプロセス信号に対応する処理結果とし
ては、設定値比較回路ＣＰ１−１，ＣＰ２−１，ＣＰ３
−１からの出力信号があるが、この３つの信号のうちの
２つまたは３つが設定値超の出力信号である場合に、セ
ンサＡ−１からのプロセス信号に対応する値が設定値を
超えていると判断し、このプロセスに対応した作動信号
１５を出力する。

【００５０】ここで、三重化された設定値比較回路ＣＰ
１−１〜ＣＰ１−ｎ、ＣＰ２−１〜ＣＰ２−ｎ、ＣＰ３
−１〜ＣＰ３−ｎの製作にあたっては、ディジタル信号
の信号加工処理機能を論理回路の構成に変換して、ソフ
トウェアを使用せずにハードウェアの配線により実現す
る、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）等の論理集
積回路を用いている。このとき、各プロセスに対応して
各計装回路２４に設けられる設定値比較回路を構成する
論理集積回路は、互いに論理的にまた電気的に独立して
構成するのが好適である。

【００５１】また、ここで用いる論理集積回路は、各信
号処理回路毎に異なる設計要素からなる論理集積回路を
用いることとする。すなわち、例えば、信号処理回路で
ある各設定値比較回路を構成する各論理集積回路に、論
理回路への論理変換手段あるいは配線手段が互いに異な
る素子を用いることとする。あるいは、製造過程や製造
者が異なる論理集積回路を用いることとする。

【００５２】この構成により、例えば論理集積回路の製
作にＰＬＤを用いる場合、ＰＬＤにおける論理機能実現
にＰＬＤ素子の種類事に各々異なる手段を用いることと
するため、同一の信号加工処理を実現させる多様な論理
回路を構成することができる。また、ＰＬＤ素子は、オ
ペレーティングシステム（ＯＳ）を必要とせず、単独で
信号処理の実現が可能であることから、複数の素子を容
易に組み合わせてシステムを構築することができる。よ
ってシステムを簡素化するために１つの信号処理回路を
１つのＰＬＤ素子で実現してもよいし、個々の機能を単
純化するために信号処理回路をいくつかの単純な機能に
分割し、機能単位でＰＬＤ素子を使用し１つの信号処理
回路を複数のＰＬＤ素子の組合せで実現してもよい。

【００５３】このように構成された本発明によるプラン
ト保護計装装置によれば、センサＡ−１〜Ａ−ｎにより
プラントのプロセス状態量を示す複数のプロセス信号を
検出し、１つのプロセス信号は三重化されたＡ／Ｄ変換
器ＡＤＣ１−１〜ＡＤＣ１−ｎ、ＡＤＣ２−１〜ＡＤＣ
２−ｎ、ＡＤＣ３−１〜ＡＤＣ３−ｎによりアナログ信
号からディジタル信号に変換され、プロセス信号に対応
するディジタル値が出力される。さらに、同じく三重化
され、論理集積回路により構成された設定値比較回路Ｃ
Ｐ１−１〜ＣＰ１−ｎ、ＣＰ２−１〜ＣＰ２−ｎ、ＣＰ
３−１〜ＣＰ３−ｎによりプロセス信号に対応する値と
予め設定された設定値との比較を行い、プロセス信号が
設定値を超えた場合に多数決判定回路２３に信号を出力
して２／３多数決判定により作動信号１５を出力する。

【００５４】ここで、プロセス信号２の処理を行う設定
値比較回路ＣＰ１−１において、プロセス計算処理結果
に欠陥をもたらすような故障が発生した場合には、ハー
ドウェア的には他の設定値比較回路ＣＰ１−２〜ＣＰ１
−ｎに影響を及ぼすことはない。また、プロセス信号毎
に論理集積回路から成る設定値比較回路を設けたことに
より動作確認作業を行う時、設定値比較回路を構成する
１つの論理集積回路当たりの入力点数が減少する。例え
ば、ｎ個のプロセス信号を１つの論理集積回路に納めた
とすると、１つのプロセス信号のディジタルビット数は
１２であるため１〜４０９６パターンがあり、また、プ
ロセス信号と設定値の２種類があるため１信号当たりの
パターン数は４０９６×４０９６＝１６７７７２１６で
ある。プロセス信号入力がｎ個だと４０９６の２乗のさ
らにｎ乗となる。従って、その回数分だけトリップ出力
が確実に出力されることを確認する作業は極めて困難で
ある。

【００５５】このため、図３に示す通り、プロセス信号
毎に論理集積回路を分散配置させ、各論理集積回路の入
力側と出力側に、それぞれ試験設備としてのビットパタ
ーン出力器２６Ａと出力判定器２６Ｂを繋ぐ。図３では
１系の論理集積回路のみを代表して示しており、また図
１で説明した各設定値比較回路に含まれる上限設定部
５、下限設定部８および許容設定範囲比較部９の図示を
省略している。試験設備の入力側に配置されるビットパ
ターン出力器２６Ａはビットパターン２７ａを順次１カ
ウントずつ上げて出力していく。この際にその時の出力
パターン２７ｂおよびタイミング合わせの信号２７ｃを
出力判定器２６Ｂに送る。出力判定器２６Ｂはこれらの
信号と各論理集積回路ＣＰ１−１〜ＣＰ１−ｎの出力信
号２７ｄとを入力し合格判定を行う。このように各プロ
セス信号に対応させて論理集積回路を分割することによ
り、入力パターン数を削減し、かつ同時に行うことによ
ってその複数存在するプロセス信号の信号パターンの総
数を削減できる。

【００５６】また、制御基板２２に全プロセス処理機能
を備えることにより装置の小型化が図れ、この小型化し
たスペース分にこれら制御基板を多重で設置することが
でき、信頼度の高い装置を既設の制御装置と同等または
それ以下のサイズにて製作することができる。また、ソ
フトウェアを用いない論理ブロックとそれらの結線にて
計装回路を構成することにより、これらを原子力発電所
の安全保護系へ適用したときに実施する検証及び健全性
確認の作業を行わなくて済む。

【００５７】よって、プロセス信号毎に論理集積回路を
設けてこれを論理的及び電気的に独立させて制御基板２
２に実装すれば、相互間の影響が無くなり、膨大な試験
信号入力パターンを削減できる。また、これらのプロセ
ス信号処理の論理及び設定値比較回路が設定値を除き同
一である場合は試験用プロセス信号を同時にかつ並列に
入力でき、かつトリップ判定の作動信号１５を同じくプ
ロセス毎に並列に出力することにより個々の論理集積回
路を同時に試験でき、動作確認試験のためにかかる時間
を削減できる。

【００５８】図２の三重化構成において、設定値比較回
路を構成する１つの論理集積回路に故障が発生し、当該
論理集積回路から誤って信号が出力された場合には、そ
の論理集積回路の動作の報知がなされるが、三重化され
た残り２つの制御基板２２の同一プロセス信号処理用の
論理集積回路が健全であれば、多数決判定回路２３の多
数決判定によりプラント保護計装装置２０としての作動
出力は行われずプラント運転継続を行うことができる。
従ってプラント保護計装装置２０から機器又は上位の論
理判定装置への作動信号が出力されることはない。

【００５９】また、図２の三重化構成において、設定値
比較回路を構成する１つの論理集積回路に故障が発生し
た場合には、その論理集積回路の修理、交換などの保守
を行う必要がある。故障した論理集積回路を含む制御基
板２２の電源をオフし、その制御基板２２をプラント保
護計装装置の収納シャーシから引き抜きを行った場合に
おいても三重化された残り２つの制御基板２２の同一プ
ロセス信号処理用の論理集積回路が健全であれば、プラ
ント保護計装装置２０としての作動出力は行われずプラ
ント運転継続を行うことができる。従って保守を行う際
にもプラント保護計装装置から機器又は上位の論理判定
装置への作動信号１５が出力されることはない。

【００６０】さらに、図２の三重化構成において、設定
値比較回路を構成する論理集積回路を、多重化された各
制御基板毎に製造者または製造過程が異なり、論理変換
回路の異なる論理集積回路を適用すれば、製造過程また
は製造時の設計回路に潜在的かつ論理回路に共通的な故
障が発生した場合は、当該論理集積回路動作の報知がな
されるが、三重化された残り２つの制御基板２２の同一
プロセス信号処理用の論理集積回路は同じ要素の故障要
因が無いため、多数決判定回路２３の多数決判定により
プラント保護計装装置２０としての作動出力は行われず
プラント運転継続を行うことができる。従って計装装置
から機器又は上位の論理判定装置への作動信号１５が出
力されることはない。

【００６１】なお、前記した論理集積回路に故障が発生
した場合、および故障した論理集積回路を交換するなど
の保守をする場合、その論理集積回路の故障が誤不動作
側に発生し信号が出力されない場合においても、三重化
された残りの制御基板の論理集積回路が健全であれば、
実際にプロセスの変動が発生した場合には多数決判定回
路２３の多数決判定によりこれら健全な制御基板２２か
ら機器又は上位の論理判定装置への作動信号１５が出力
されることとなる。

【００６２】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。なお、第１の実施の形態と同様の構成は同一符号を
付し、その説明を省略する。本発明において、１つのプ
ロセス信号は三重化された３つのＡ／Ｄ変換器と３つの
設定値比較回路で信号処理され、多数決判定回路により
多数決判定される。本実施の形態においては、図４に示
すように、１つのセンサＡ−１から入力されたプロセス
信号２を三重化された３つのＡ／Ｄ変換器ＡＤＣ１−
１、ＡＤＣ２−１、ＡＤＣ３−１でそれぞれ個別にディ
ジタル信号に変換し、論理集積回路から成る３つの設定
値比較回路ＣＰ１−１、ＣＰ２−１、ＣＰ３−１のプロ
セス信号記憶部６を介して各々の設定値比較部１０に入
力する。ここで、図４では、図２に示したようなプラン
ト保護計装装置のうち、センサＡ−１に対応するプロセ
スの処理を行う回路のみを代表して示している。（改
行）本実施の形態は、各設定値比較回路に、設定値比較
部１０に加えて偏差判定回路２８を有している点に特徴
がある。すなわち、設定値比較部１０では入力されたプ
ロセス信号２のデジタルカウント値を他の多重系設定値
比較回路へ出力するとともに他の多重系設定値比較回路
からも同様のプロセス信号２のディジタルカウント値を
入力し、偏差判定回路２８にてそれぞれプロセス信号値
の偏差を比較する。すなわち、自系のプロセス信号記憶
部６に記憶された他系より入力された値の偏差を演算す
る。そして、偏差の値が予め設定した設定値を超えた場
合はその設定値比較回路を異常と判断し、外部へ異常判
定出力２９を出力し、これを報知する。

【００６３】このように構成された本実施の形態によれ
ば、プラント運転中に論理集積回路の動作確認試験を行
うには、多重化された制御基板２２のプロセス毎、すな
わち各論理集積回路毎に順次試験を行う。この時、多重
化された制御基板２２がすべて健全であれば、その内の
１つのプロセス信号の値を設定値以上に変化させ、制御
基板２２毎の作動信号を出力させる。この場合において
は制御基板２２の１系統作動の報知がなされるが、多重
化回路の他方側が健全であるため、各制御回路出力とし
て２／２論理にて運転継続を行うことができる。この
時、試験用のプロセス信号入力は、制御基板２２の入力
端前に設けた試験用切替スイッチ３を試験側３Ｂに切替
え、Ａ／Ｄ変換器４の端子を電圧発生器１７に接続し、
設定値に換算した電圧値以上に変化させた場合に単一基
板の単一プロセスの作動出力が行われる。

【００６４】また、アナログ信号をディジタル信号に変
換して制御基板２２に入力されたディジタル信号につい
て、プロセス毎に多重化された制御基板２２の２値間の
偏差をそれぞれ監視することにより、自己診断機能を備
えない論理集積回路の健全性を装置としての誤不動作に
至る前に事前に知ることができる効果がある。

【００６５】次に、本発明の第３の実施の形態を説明す
る。なお、第１の実施の形態と同様の構成は同一符号を
付しその説明を省略する。図５は、計装回路を三重化と
し、優先回路で故障検出がなされた場合に正常側に切替
方式とした本発明による実施の形態である。プラントの
状態量を検出するためのセンサＡ−１〜Ａ−ｎと、セン
サからのアナログ信号を入力しディジタル信号に変換す
るＡ／Ｄ変換器ＡＤＣ１−１〜ＡＤＣ１−ｎと、ディジ
タル信号を入力し、予め設定した設定値と比較を行い、
設定値を超えた場合に作動信号１５を出力する論理集積
回路から成る設定値比較回路ＣＰ１−１〜ＣＰ１−ｎ、
ＣＰ２−１〜ＣＰ２−ｎ、ＣＰ３−１〜ＣＰ３−ｎと、
これら三重化装置の出力信号を故障時出力元切替えを行
う故障時切替回路３０とから構成されている。三重化さ
れた装置は常時並行してプロセスの処理を行い、トリッ
プ判定行っているおり、常時は切替スイッチＳＷにより
設定値比較回路ＣＰ２−ｎ側に切替わっている。出力元
切替は、前記優先回路によりプロセス信号入力後の上下
限比較から異常と判定されたもの、多重化間のプロセス
信号値偏差から異常と判定されたものが検知された論理
集積回路がひとつでもある基板が出た場合に切替スイッ
チＳＷにより正常側の論理集積回路に切替えられる。こ
のような構成とすることにより、２／３論理による多数
決判定回路に比べて補助リレーなどの部品点数を削減す
ることができる。

【００６６】次に、本発明の第４の実施の形態を説明す
る。なお、第１の実施の形態と同様の構成は同一の符号
を付しその説明を省略する。図６は、計装回路を二重化
とし、判定回路を２／２論理とした本発明による実施の
形態であり、プラントの状態量を検出するためのセンサ
Ａ−１〜Ａ−ｎ，と、センサからのアナログ信号を入力
しディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器ＡＤＣ１−１
〜ＡＤＣ１−ｎ、ＡＤＣ２−１〜ＡＤＣ２−ｎと、ディ
ジタル信号を入力し、予め設定した設定値と比較を行
い、設定値を超えた場合に信号を出力する論理集積回路
から成る設定値比較回路ＣＰ１−１〜ＣＰ１−ｎ、ＣＰ
２−１〜ＣＰ２−ｎと、これら二重化装置の出力信号１
５をＡＮＤ判定してプロセス毎の作動信号を出力する選
択回路３１とからなる構成となっている。

【００６７】図７は、計装回路を二重化とし判定回路を
１／２論理とした本発明による実施の形態であり、プラ
ントの状態量を検出するためのセンサＡ−１〜Ａ−ｎ
と、センサ群からのアナログ信号を入力しディジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換器ＡＤＣ１−１〜ＡＤＣ−ｎ、
ＡＤＣ２−１〜ＡＤＣ２−ｎと、ディジタル信号を入力
し、予め設定した設定値と比較を行い、設定値を超えた
場合に信号を出力する論理集積回路から成る設定値比較
回路ＣＰ１−１〜ＣＰ１−ｎ、ＣＰ２−１〜ＣＰ２−ｎ
と、これら二重化装置の出力信号をＯＲ判定してプロセ
ス毎の作動信号を出力する選択回路３１とからなる構成
となっている。

【００６８】図８は、計装回路を二重化とし優先回路で
故障検出がなされた場合に正常側に切替える方式とした
本発明による実施の形態である。プラントの状態量を検
出するためのセンサＡ−１〜Ａ−ｎと、センサからのア
ナログ信号を入力しディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換器ＡＤＣ１−１〜ＡＤ１−ｎ、ＡＤＣ２−１ＡＤＣ２
−ｎと、ディジタル信号を入力し、予め設定した設定値
と比較を行い、設定値を超えた場合に信号を出力する論
理集積回路から成る設定値比較回路ＣＰ１−１〜ｎ、Ｃ
Ｐ２−１〜ｎと、これら二重化装置の出力信号を切替ス
イッチＳＷにより故障時出力元切替えを行う故障時切替
回路３０とからなる構成となっている。

【００６９】このように、計装回路を二重化構成とした
場合においても、選択回路３１あるいは故障時切替回路
３０により二重化装置の出力信号を判定することにより
前記三重化装置の場合と同様の作用、効果がられる。

【００７０】次に、本発明の第５の実施の形態として本
発明を原子力発電プラントにおけるディジタル信号処理
型の放射線計測装置に適用した場合の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。安全保護系に関わる放射線
計測装置は、何らかの原因によりプラント内の放射線量
が上昇した場合に、プラント外への放射性物質の放出を
抑制するため、放射線量が上昇している箇所を隔離した
り、非常用のガス処理装置を動作させたりする条件とな
る情報を各作動回路に提供することを目的に設けられて
いる。

【００７１】図９において、放射線計測装置４０は、放
射線検出器４１と、放射線検出器４１からのプロセス信
号２を入力して監視し、安全保護系動作回路、警報およ
び記録計に放射線情報４２Ｓを出力する放射線監視装置
４２とから構成されている。放射線監視装置４２の内部
構成のうち、放射線検出器４１からのプロセス信号２の
処理回路４３は、Ａ／Ｄ変換器４４と、信号分岐回路４
５と、多重化された３つの安全保護系用の放射線信号処
理回路４６ａ、４６ｂ、４６ｃと、多数決回路４８、４
９、５０と、１つの計測制御系用の放射線信号処理集合
回路４７で構成される。これらの構成のうち、Ａ／Ｄ変
換器４４は、プラントにおける放射線検出器４１や放射
線監視装置４２の配置に応じて、他の回路と独立した装
置として、放射線検出器４１の近傍に配置したり、放射
線検出器４１と一体型の装置とすることもできる。

【００７２】次に信号処理内容について説明する。放射
線検出器４１によって検知される放射線量に応じたプロ
セス信号が放射線監視装置４２へ入力される。放射線監
視装置４２内のＡ／Ｄ変換器４４により、放射線検出器
４１からのプロセス信号２はディジタル信号に変換さ
れ、信号分岐回路４５で３つの安全保護系用信号４５Ｓ
１〜４５Ｓ３と、１つの計測制御系用信号４５Ｓ４に分
岐される。ここで、計測制御系用信号４５Ｓ４は、安全
保護系の機能を喪失するような影響を及ぼさないよう信
号分岐回路４５により安全保護系からの分離が図られ
る。

【００７３】安全保護系用信号４５Ｓ１〜４５Ｓ３は３
つの安全保護系用の放射線信号処理回路４６ａ、４６
ｂ、４６ｃにそれぞれ入力され、各放射線信号処理回路
の放射線演算処理部で放射線量への換算が行われ（放射
線演算処理）、トリップ判定処理部で「放射能高」、
「放射能高高」、「下限」の判定が行われる（トリップ
判定処理）。このトリップ判定処理は、放射線演算処理
により算出された放射線量が「放射能高」あるいは「放
射能高高」設定値と呼ばれる予め定められた値（「放射
能高」よりも「放射能高高」の方が高い値に設定され
る）以上に上昇した場合に、放射線量が異常であること
（「放射能高」あるいは「放射能高高」と呼ぶ）を放射
線監視装置４２の外部に設けた警報装置へ出力し、ま
た、「下限」設定値と呼ばれる予め定められた値以下に
下がった場合に、放射線量が放射線計測装置３の計測可
能範囲に達していないこと（「下限」と呼ぶ）を外部の
警報装置へ出力する処理である。

【００７４】ここで、安全保護系用の放射線信号処理回
路４６ａ、４６ｂ、４６ｃには、ＰＬＤ（Programmable
Logic Device）等の、ディジタル信号の加工処理機能
を論理回路の構成に変換してハードウェアの配線により
実現する論理集積回路を用いる。また、各放射線信号処
理回路４６ａ，４６ｂ，４６ｃに用いられる論理集積回
路は、その論理変換回路または論理回路間の配線手段が
互いに異なるように設定されており、すなわち各放射線
信号処理回路４６ａ，４６ｂ，４６ｃは互いに異なるハ
ードウェア構成を有している。

【００７５】３つの安全保護系用の放射線信号処理回路
４６ａ、４６ｂ、４６ｃの各々の「放射能高」判定結果
は「放射能高」多数決回路４８に集められ、３つの判定
結果のうち、２つ以上で「放射能高」が成立していれ
ば、「放射能高」多数決回路４８は「放射能高」成立情
報を放射線監視装置４２の外部へ信号４２Ｓ出力する。
「放射能高高」判定結果及び「下限」判定結果も、それ
ぞれ「放射能高高」多数決回路４９、「下限」多数決回
路５０により同様の処理が行われる。

【００７６】計測制御系用信号４５Ｓ４は計測制御系用
の放射線信号処理集合回路４７に入力され、放射線演算
処理、アナログ出力処理、ディスプレイ表示処理が行わ
れ、例えば記録計やディスプレイに対して処理信号が送
られる。また、図中破線で示すように，安全保護系用の
各放射線信号処理回路４６ａ，４６ｂ，４６ｃの出力信
号もまた、計測制御用の放射線信号処理集合回路４７に
入力され同様の処理が行われる。計測制御用の放射線信
号処理集合回路４７については、安全保護系の機能に関
係しないため、Ｖ＆Ｖの労力に影響しないので、従来通
りマイクロプロセッサＣＰＵを用いて複数の放射線検出
器に対して信号加工処理を行ってもよいし、ＰＬＤ等の
素子により信号加工処理機能を実現してもよい。

【００７７】次に本実施の形態において、放射線監視装
置４２の内部構成のうち、計測制御系用の放射線信号処
理集合回路４７と、３つの放射線信号処理回路４６ａ、
４６ｂ、４６ｃからなる安全保護系用の放射線信号処理
集合回路５１の故障検知回路の構成について図１０を用
いて説明する。

【００７８】図１０に示すように放射線信号処理集合回
路は、安全保護系用の放射線信号処理集合回路５１と、
安全保護系用の回路故障検知回路５２と、計測制御系用
の放射線信号処理集合回路４７と、計測制御系用の回路
故障検知回路５３で構成される。

【００７９】安全保護系用の回路故障検知回路５２は、
安全保護系用の放射線信号処理集合回路５１内の３つの
放射線信号処理回路４６ａ、４６ｂ、４６ｃと、多数決
回路４８、４９、５０の動作状態を監視する。

【００８０】安全保護系用の回路故障検知回路５２にお
いて故障状態にない放射線信号処理回路が１系統以下で
あること、又は安全保護系への出力のための多数決回路
が故障状態にあることを検知した場合には、安全保護系
機能の多様性が確保されていない状態にあることから、
この状態を「安全保護系機能重故障」と判断し、外部の
安全保護系作動回路に「動作不能」信号５２Ｓ１を出力
するとともに、「安全保護系機能重故障」を外部の警報
装置に出力する。

【００８１】また、安全保護系用の回路故障検知回路５
２において故障状態にある放射線信号処理回路が１系統
以下であり、かつ故障状態にない放射線信号処理回路が
２系統以上であることを検知した場合には、安全保護系
機能の多様性は確保された状態にあるので、この状態を
「安全保護系機能軽故障」と判断し、安全保護系作動回
路へは故障情報を出力せず、「安全保護系機能軽故障」
信号５２Ｓ２を外部の警報装置に出力する。

【００８２】計測制御系用の回路故障検知回路５３は、
計測制御系用の放射線信号処理集合回路４７の動作状態
を監視し、計測制御系用の放射線信号処理集合回路４７
が故障状態にあることを検知した場合に、「計測制御系
機能故障」信号５３Ｓを外部の警報装置に出力する。

【００８３】「安全保護系機能軽故障」と「計測制御系
機能故障」はともに安全保護系の機能喪失状態ではない
ため、これらをまとめて「放射線監視装置軽故障」とし
て外部の警報装置に出力してもよい。

【００８４】本実施の形態によれば、放射線監視装置４
２内部を、安全保護系に関わる部分と、計測制御系に関
わる部分に分けることができる。そして前者に対しては
異なる手段を用いて作成した論理変換回路の異なる論理
集積回路を有する、３系統以上の放射線信号処理回路４
６ａ、４６ｂ、４６ｃを適用し、多数決回路４８、４
９、５０によりトリップ状態の外部出力判定を行う構成
としているので、放射線信号処理機能の多様性を確保
し、共通要因故障を防止することができる。また、多様
性が確保されている限りにおいては、信号処理機能の一
部で故障が発生しても安全保護系システムの作動回路に
対してトリップ信号を出さず、警報出力のみとすること
で、プラント運転の信頼性に与える影響を低減すること
ができる。

【００８５】次に、放射線監視装置の他の実施の形態と
して本発明の第６の実施の形態を図１１を用いて説明す
る。図１１に示すように放射線監視装置４２は、Ａ／Ｄ
変換器４４と、信号分岐回路４５と、通常時放射線信号
処理回路５４と、バックアップ用放射線信号処理回路５
５と、放射線信号処理回路故障検知回路５９と、「放射
能高」信号処理選択回路５６、「放射能高高」信号処理
選択回路５７、「下限」信号処理選択回路５８と、信号
発生回路６０と、入力信号切替回路６１と信号処理結果
表示回路６２で構成される。

【００８６】放射線検出器４１から信号分岐回路４５ま
での作用は前記実施の形態と同じである。本実施の形態
においては、信号分岐回路４５で分岐されたディジタル
信号は、通常時放射線信号処理回路５４とバックアップ
用放射線信号処理回路５５にそれぞれ入力され、各放射
線信号処理回路の放射線演算処理部で放射線量への換算
が行われ、トリップ判定処理部で「放射能高」、「放射
能高高」、「下限」の判定が行われる。この判定結果は
信号処理選択回路５６、５７、５８に送られる。ここ
で、通常時放射線信号処理回路５４とバックアップ用放
射線信号処理回路５５は論理変換回路の異なる論理集積
回路を用いる。

【００８７】放射線信号処理回路故障検知回路５９では
通常時放射線信号処理回路５４とバックアップ用放射線
信号処理回路５５の動作状態を監視し、通常時放射線信
号処理回路５４が正常に動作している場合、信号処理選
択回路５６、５７、５８に対して、通常時放射線信号処
理回路５４の信号処理結果を選択する指令を与える。通
常時放射線信号処理回路５４が正常でなく、バックアッ
プ用放射線信号処理回路５５が正常に動作している場
合、信号処理選択回路５６、５７、５８に対して、バッ
クアップ用放射線信号処理回路５５の信号処理結果を選
択する指令を与える。また、通常時放射線信号処理回路
５４及びバックアップ用放射線信号処理回路５５の両方
が正常でない場合、外部の安全保護系作動回路に「動作
不能」信号５９Ｓ１を出力するとともに、「安全保護系
機能重故障」を外部の警報装置に出力する。

【００８８】「放射能高」信号処理選択回路５６は、外
部から入力される「バックアップモード切替指令」信号
６３Ｓ又は放射線信号処理回路故障検知回路５９から入
力されるバックアップ用放射線信号処理回路選択指令５
９Ｓ２により、バックアップ用放射線信号処理回路５５
により判定された「放射能高」判定結果を放射線監視装
置４２の外部へ出力し、「バックアップモード切替指
令」信号６３Ｓ及び放射線信号処理回路故障故障検知回
路５９から入力されるバックアップ用放射線信号処理回
路選択指令５９Ｓ２の入力がない場合は、通常時放射線
信号処理回路４４による「放射能高」判定結果を放射線
監視装置４２の外部へ出力する。「放射能高高」判定結
果及び「下限」判定結果も、それぞれ「放射能高高」信
号処理選択回路５７、「下限」信号処理選択回路５８に
より同様の処理が行われる。

【００８９】「バックアップモード切替指令」信号６３
Ｓが入力された状態において、外部から入力される「テ
ストモード切替指令」信号６４Ｓにより入力信号切替回
路６１は通常時放射線信号処理回路５４に入力する信号
を信号分岐回路４５からの信号から信号発生回路６０か
らのテスト信号６０Ｓに切替え、外部から入力される
「テスト開始指令」信号６５Ｓにより信号発生回路６０
からテスト信号６０Ｓが発生する。

【００９０】通常時放射線信号処理回路５４にテスト信
号６０Ｓが入力され、その信号処理結果は信号処理結果
表示回路６２に出力され表示される。本実施の形態によ
れば、放射線監視装置４２内部に通常時放射線信号処理
回路５４に用いるものと異なる手段を用いて作成した論
理回路を有するバックアップ用放射線信号処理回路を設
けることで、放射線信号処理機能の多様性を確保し、共
通要因故障を防止することができる。また、バックアッ
プモードに切替えることで、プラント運転中に放射線監
視装置の安全保護機能を停止することなく、通常時に使
用する放射線信号処理回路の動作確認試験を行うことが
できる。

【００９１】次に、本発明の第７の実施の形態として、
本発明、とりわけ前記第１の実施の形態において説明し
た技術思想を放射線計測システムに適用した場合を、図
１２乃至図１４を用いて説明する。図１２は安全保護系
システムの作動回路が二重の「１ out of ２」論理の場
合の放射線計測システムと安全保護系作動回路６４の構
成である。図１２に示すように、放射線計測システム
は、放射線検出器４１と二組の放射線監視装置４２Ａ、
４２Ｂとを組み合わせた４つの放射線計測装置４３Ａ〜
４３Ｄから成り、放射線監視装置４２Ａ、４２Ｂは、Ａ
／Ｄ変換器４４と、安全保護系用放射線信号処理回路４
６Ａ又は４６Ｂを備える。ここで、放射線監視装置４２
Ａ、４２Ｂ各々に属する放射線信号処理回路４６Ａ、４
６Ｂは論理変換回路の異なる論理集積回路を用いた２種
類を表し、各放射線計測装置４３Ａ〜４３Ｄに対して図
１２のように組み合わせる。

【００９２】放射線検出器４１からＡ／Ｄ変換器４４ま
での本実施の形態の作用は第１実施形態と同じである。
本実施の形態においては、Ａ／Ｄ変換器４で変換された
ディジタル信号は、直接、放射線信号処理回路４６Ａ又
は４６Ｂに入力され、放射線信号処理回路４６Ａ、４６
Ｂの放射線演算処理部で放射線量への換算が行われ、ト
リップ判定処理部で「放射能高」、「放射能高高」、
「下限」の判定が行われ、各判定結果が直接、放射線監
視装置４２Ａ、４２Ｂから安全保護系作動回路６４へ出
力される。安全保護系作動回路６４では放射線計測装置
４３Ａ〜４３Ｄからの「放射能高高」入力を受けて二重
の「１out of ２」論理で安全機能の作動を行う。

【００９３】図１３は図１２の一変形例であり、安全保
護系作動回路６４が２チャンネルの「ＡＮＤ」論理の独
立２系統の場合の放射線計測システムにおける放射線監
視装置４２Ａ、４２Ｂの組合せおよび放射線監視装置４
２Ｃ，４２Ｄの組合せであり、安全機能の作動を２段階
に分けて行うものである。

【００９４】また、図１４は安全保護系作動回路６４が
「２out of ４」論理の場合の放射線計測システムに
おける放射線監視装置４２Ａ〜４２Ｄの組合せであり、
ここでは４種類の放射線監視装置を使用する。

【００９５】本実施の形態によれば、異なる手段を用い
て作成した論理回路を有する２種類あるいは４種類の論
理集積回路でできた放射線監視装置で放射線計測システ
ムを構成することで、信号分岐処理を行うことなく、放
射線信号加工処理機能の多様性を確保し、共通要因故障
を防止することができる。

【００９６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、プラント
の状態量を示すプロセス信号を検出するセンサと、この
プロセス信号をディジタル信号に変換するアナログ／デ
ィジタル信号変換器と、前記プロセス信号と予め定めら
れた設定値とを比較し、プロセス信号が設定値を超えた
場合に信号を出力する設定値比較回路とを有し、論理集
積回路で構成された計装回路とを備え、プロセス毎の作
動信号をプラントの各機器または論理的判断を行う別の
制御装置に出力するようにしたので、信頼性のための装
置の検証作業と健全性確認作業を不要とし、動作確認の
ための試験が容易に行え、計装回路の異常を早期に検出
し、自己診断機能を備えたプラント保護計装装置を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるプラント保護計装装置の機能を示
すブロック図。

【図２】本発明の第１の実施の形態によるプラント保護
計装装置のシステム構成図。

【図３】本発明の第１の実施の形態における動作確認試
験を説明するためのシステム構成図。

【図４】本発明の第２の実施の形態によるプラント保護
計装装置のシステム構成図。

【図５】本発明の第３の実施の形態によるプラント保護
計装装置のシステム構成図。

【図６】本発明の第４の実施の形態によるプラント保護
計装装置のシステム構成図。

【図７】本発明の第５の実施の形態によるプラント保護
計装装置のシステム構成図。

【図８】本発明の第６の実施の形態によるプラント保護
計装装置のシステム構成図。

【図９】本発明を放射線計測装置に適用した場合の実施
の形態を示すブロック図。

【図１０】本発明を放射線計測装置に適用した場合の実
施の形態における故障検知回路の構成を示すブロック
図。

【図１１】本発明を放射線計測装置に適用した場合の他
の実施の形態を示すブロック図。

【図１２】本発明を放射線計測装置に適用した場合の実
施の形態における安全保護系作動回路を示すブロック
図。

【図１３】本発明を放射線計測装置に適用した場合の他
の実施の形態を示すブロック図。

【図１４】本発明を放射線計測装置に適用した場合の他
の実施の形態を示すブロック図。

【図１５】一般的なプラント保護計装装置を示すシステ
ム構成図。

【符号の説明】

１…センサ、２…プロセス信号、４…アナログ／ディジ
タル信号変換器、５…論理集積回路、１０…設定値比較
部、１５、作動信号、１７…試験用電圧発生器、２０…
プラント保護計装装置、２１…ＡＩ基板、２２…制御基
板、２３…多数決判定回路、２４…計装回路、２５…Ｄ
Ｏ基板、２６Ａ…ビットパターン出力器、２６Ｂ…出力
判定器、２８…偏差判定回路、２９…異常判定出力、３
０…故障時切替回路、３１…選択回路、Ａ−１〜Ａ−ｎ
…センサ、ＡＤＣ１−１〜ＡＤＣ１−ｎ、ＡＤＣ２−１
〜ＡＤＣ２−ｎ、ＡＤＣ３−１〜ＡＤＣ３−ｎ…Ａ／Ｄ
変換器、ＣＰ１−１〜ＣＰ１−ｎ、ＣＰ２−１〜ＣＰ２
−ｎ、ＣＰ３−１〜ＣＰ３−ｎ…設定値比較回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西川 洋 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 坂本 浩 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 垂水 輝次 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 柚木 彰 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 前川 芳三 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 近藤 勝也 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中事業所内 (72)発明者 泉 幹雄 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 Ｆターム(参考） 2G075 CA02 DA08 DA18 FB09 GA16

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラントの状態量を示すプロセス信号を
   検出する複数のセンサと、このセンサからのプロセス信
   号をディジタル信号に変換しプロセス信号に対応する値
   を出力するアナログ／ディジタル信号変換器と、前記プ
   ロセス信号に対応する値の入力を受けて論理演算を行う
   計装回路と、前記計装回路の出力に基づき前記プラント
   の状態診断に関する判定を行い前記プロセス信号に対応
   した作動信号を出力する判定回路と、を有するプラント
   保護計装装置であって、前記計装回路は複数設けられ、
   各計装回路は論理集積回路により構成され、かつ前記プ
   ロセス信号に対応する値と予め定められた設定値とを比
   較し前記プロセス信号に対応する値が設定値を超えた場
   合に信号を出力する設定値比較回路を有することを特徴
   とすることを特徴とするプラント保護計装装置。
2. 【請求項２】 前記計装回路は、異なる複数のプロセス
   信号に対応して複数の論理集積回路を有してなり、各プ
   ロセス信号に対応して各計装回路に設けられる論理集積
   回路は互いに電気的に独立して構成されることを特徴と
   する請求項１記載のプラント保護計装装置。
3. 【請求項３】 異なる複数のプロセス信号に対して電気
   的に独立して構成される複数の前記論理集積回路を有す
   る前記計装回路を実装してなる制御基板を有し、この制
   御基板は多重化して設けられ、かつ、前記判定回路は多
   重化した計装回路からの出力信号を論理判定して前記作
   動信号を出力することを特徴とする請求項２に記載のプ
   ラント保護計装装置。
4. 【請求項４】 前記判定回路は、多重化された計装回路
   からの出力信号が入力される多数決判定回路であること
   を特徴とする請求項３に記載のプラント保護計装装置。
5. 【請求項５】 多重化された複数の制御基板に用いられ
   る論理集積回路として、各制御基板毎に異なる設計要素
   からなる論理集積回路を用いることを特徴とする請求項
   ３または４に記載のプラント保護計装装置。
6. 【請求項６】 多重化された計装回路に入力されたプロ
   セス信号に対応する値を他の多重系計装回路の設定値比
   較回路に相互に入力し、各設定値比較回路では、自系に
   入力された値と他系から入力された値との偏差を演算
   し、偏差が予め設定した値を超えた場合に異常と判定す
   ることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の
   プラント保護計装装置。
7. 【請求項７】 多重化された制御基板の前段に設けられ
   る試験用プロセス信号入力用の端子と、前記試験用プロ
   セス信号を発生する電圧発生器とを有することを特徴と
   する請求項１乃至６のいずれかに記載のプラント保護計
   装装置。
8. 【請求項８】 プラント内の放射線を検知し放射線量に
   応じた信号を出力する放射線検出器と、前記放射線検出
   器からの信号に基づき放射線量の挙動を監視する放射線
   監視装置を具備するプラント保護計装装置であって、前
   記放射線監視装置は、前記放射線検出器からの入力信号
   をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル信号
   変換器と、１つの放射線検出器からの入力信号に対応し
   て複数設けられ、前記ディジタル信号に基づき放射線量
   演算を行い演算結果およびこの演算結果と予め定められ
   たしきい値との比較結果を出力する放射線信号処理回路
   と、この各放射線信号処理回路からの入力信号に基づき
   予め定められた抽出方法により得られる出力信号を前記
   放射線監視装置の外部に出力する外部出力情報抽出回路
   と、を有する第１の放射線信号処理集合回路を有し、こ
   の第１の放射線信号処理集合回路は、配線手段を有する
   論理集積回路により構成され、かつ、各第１の放射線信
   号処理集合回路を構成する各論理集積回路は、それぞ
   れ、前記配線手段が互いに異なる手段であることを特徴
   とするプラント保護計装装置。
9. 【請求項９】 前記外部出力情報抽出回路は、前記放射
   線信号処理回路からの複数の入力信号に対して多数決論
   理により出力信号を生成することを特徴とする請求項８
   記載のプラント保護計装装置。
10. 【請求項１０】 前記アナログ／ディジタル信号変換器
    から出力されるディジタル信号および前記第１の放射線
    信号集合処理回路の放射線信号処理回路の出力信号を、
    前記外部出力情報抽出回路を介さずに出力する第２の放
    射線信号処理集合回路を有することを特徴とする請求項
    ８記載のプラント保護計装装置。
11. 【請求項１１】 前記第１の放射線信号処理集合回路の
    故障を検出し、前記放射線信号処理回路のうち故障状態
    にないものが１系統以下である場合または前記外部出力
    情報抽出回路が故障状態にある場合に第１の故障情報信
    号を出力する第１の故障検知回路を有することを特徴と
    する請求項８記載のプラント保護計装装置。
12. 【請求項１２】 前記第１の故障検知回路は、前記放射
    線信号処理回路のうち故障状態にあるものが１系統以上
    ありかつ故障状態にないものが２系統以上ある場合に第
    ２の故障情報信号を出力することを特徴とする請求項１
    １記載のプラント保護計装装置。
13. 【請求項１３】 前記第２の放射線信号処理集合回路の
    故障を検出し第３の故障情報信号を出力する第２の故障
    検知回路を有することを特徴とする請求項１０記載のプ
    ラント保護計装装置。
14. 【請求項１４】 前記複数の放射線信号処理回路のうち
    少なくとも第１の放射線信号処理回路と第２の放射線信
    号処理回路の故障を検出し、前記第１の放射線信号処理
    回路および前記第２の放射線信号処理回路の双方が故障
    状態にあるときに第４の故障情報信号を出力する第３の
    故障検知回路と、この第３の故障検知回路と連絡して設
    けられ、前記第１の放射線信号処理回路が故障状態にな
    い場合に前記第１の放射線信号処理回路の出力信号を選
    択して出力し、かつ前記第１の放射線信号処理回路が故
    障状態にあり前記第２の放射線信号処理回路が故障状態
    にない場合に前記第２の放射線信号処理回路の出力信号
    を選択して出力しうる第１の信号処理選択回路と、を有
    することを特徴とする請求項８記載のプラント保護計装
    装置。
15. 【請求項１５】 切替信号と、前記複数の放射線信号処
    理回路のうち少なくとも第１の放射線信号処理回路と第
    ２の放射線信号処理回路の出力信号の入力を受付け、前
    記切替信号が入力されない場合に前記第１の放射線信号
    処理回路の出力信号を選択して出力し、前記切替信号の
    入力に伴い前記第２の放射線信号処理回路の出力信号を
    選択して出力する第２の信号処理選択回路を有すること
    を特徴とする請求項８記載のプラント保護計装装置。