JPH04120601A

JPH04120601A - 多重化コントローラ制御システム

Info

Publication number: JPH04120601A
Application number: JP24164390A
Authority: JP
Inventors: Yukizumi Tani; 谷　幸純; Kenji Iwamiya; 岩見谷　建志; Yoichiro Miura; 洋一郎三浦; Sadao Yanagida; 柳田　貞雄; Tadahiko Iijima; 忠彦飯島; Shigeki Adachi; 足立　茂樹
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-09-12
Filing date: 1990-09-12
Publication date: 1992-04-21
Anticipated expiration: 2012-02-12
Also published as: JP2581610B2

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、多重化コントローラ制御システムに係り、例
えば火力発電所、原子力発電所等のタービンプラント等
の制御システムに好適なものに関する。

〔従来の技術〕

従来のプラント制御では、信頼性を高めるために、コン
トローラを多重化することが行われている（特開昭５６
−３５２０２号公報、特開昭５６−３８６０１号公報、
特開昭５８−１６３０１号公報）。例えば、ガスタービ
ンのコントローラを３重化し、それらのコントローラを
並列動作させ、それらの８力信号に基づいて多数決の論
理等により、実際に出力する制御信号を決定するように
して、コントローラの異常による誤制御を防止するよう
にしている。このような３重化制御システムでは、制御
に係るプロセス信号を全て上記３重化コントローラによ
り処理するのが最も信頼性が高い。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、プロセス信号をコントローラに入出力するため
に、インターフェイスとしてのプロセス入出力袋Ｍ（以
下、ＰＩｌｏという）が必要であり、プロセス信号の点
数が多くなるとＰＩｌｏが膨大な数になり、実装スペー
スが大きくなったり、コストがアップすることになる。

この点、例えばガスタービンの負荷運転中のトリップに
つながるような重要なプロセス信号（以下、重要信号と
いう）は、３重系のコントローラにそれぞれ入出力し、
一方負荷運転を継続する上で必要のないシーケンス用信
号や監視信号等のプロセス信号（以下、共通プロセス信
号または共通プロセス入出力信号という）については、
上記３重系のコントローラとは別の共通のプロセス入出
力処理コントローラを設け、このプロセス入出力処理コ
ントローラを介して３重系コントローラに入力するよう
にすれば、共通プロセス信号のＰＩｌｏを３分の１に少
なくできる。特に、共通プロセス信号は一般に重要プロ
セス信号に比べて信号点数が多いことから、ＰＩ１０数
の減少に寄与する。

しかし、上記のように共通プロセス入出力処理コントロ
ーラを１重にすると、負荷運転に入る前の起動時にその
共通プロセス入出力処理コントローラが故障すると、３
重化コントローラが健全であっても、プラント停止にな
ってしまうから、システムの信頼性上問題がある。勿論
、停止時の監視、および起動もできない。

本発明の目的は、上記従来の問題点を解決することにあ
り、ＰＩ１０点数を減らせるとともに、起動時などの負
荷運転以前においても十分な信頼性を確保することがで
きる多重化コントローラの制御システムを提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明は、制御対象から入力
されるプロセス入力信号に基づいて制御演算を実行し、
この制御演算の結果に基づいて前記制御対象にプロセス
制御信号を出力するコントローラを多重化してなる多重
化コントローラシステムにおいて、前記プロセス入力信
号とプロセス制御信号とを前記制御対象の重要性に基づ
いて。

重要プロセス信号と共通プロセス信号とに区分し。

重要プロセス信号については前記多重化されたコントロ
ーラに並列に入出力し、前記共通プロセス信号について
は切替回路を介して前記多重化されたコントローラの少
なくとも１つのコントローラに入出力するようにしたこ
とを特徴とする。

〔作用〕

このように構成されることから、本発明によれば、次の
作用により上記目的が達成される。

共通プロセス信号の入出力処理は、切替回路により選択
された多重化コントローラの１つにより行われる。その
結果、コントローラのいずれか１つに故障が生じても、
健全なコントローラにより入出力処理を行わせることが
できるので、起動制御等の通常の負荷運転以外における
制御システムの信頼性が向上する。また、切替回路によ
り１つのコントローラを選択して共通プロセス信号を入
出力するようにしていることから、プロセス入出力装置
が一台分に対応した入出力点数でよく、実装スペースを
小さくできる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。

第１図は、本発明が適用されてなる３重化コントローラ
制御システムである。コントローラはＡ系コントローラ
１−１．Ｂ系コントローラ１−２゜Ｃ系コントローラ１
−３の３系統が並列に動作するようになっており、各系
統はそれぞれ同一の制御演算を行なう。また、各系統は
各々独立しており、周知のように１系統が故障しても他
の２系統のコントローラのプロセス制御出力により、制
御対象としてのプラント等は正常に動作する。また、各
コントローラ１−１〜１−３はそれぞれ故障診断手段１
−１．１−２．ｌ−３を有している。この故障診断１−
１〜１−３は、周知のものを適用でき、例えばコントロ
ーラが自己診断する方法、プロセスとの計測偏差を検出
する方法等が適用でき、要は自己のプロセス制御出力が
異常であることを判定する機能を有するものであればよ
い。

制御対象のガスタービン発電プラント等のプラント３か
らの重要プロセス信号は、伝送路４−１〜４−３と、複
数（７）Ｐ　ｌ１０５−１〜５−３を介して、それぞれ
各コントローラ１−１〜３に入力されている。ここで、
重要プロセス信号とはプラント３の通常の運転制御に欠
くことができないプロセス信号をいう。例えば、プラン
ト停止につながるようなプロセス信号をいい、ガスター
ビンプラントの場合は、トリップや主機の破損に至るよ
うな信号の他、マスタ信号、潤滑油圧信号、速度信号、
排気温度信号、燃料制御信号等である。ま各コントロー
ラ１−１〜１−３からのプロセス制御出力は逆のルート
でプラント３の制御対象機器に出力される。

一方、プラントの通常の運転制御には直接影響を及ぼさ
ないプロセス信号（共通プロセス信号）は、プラント３
から伝送路２１と複数の共通ＰＩ１０２２を介して切替
回路２３に入力され、この切替回路２３を介して３重化
コントローラ１−１〜１−３のいずれかのＰＩ１０５−
１〜５−３に入力されるようになっている。切替回路２
３は出力コントローラ切替スイッチ２４と、このスイッ
チ２４から各ＰＩ１０５−１〜５−３に至る伝送路２５
−１〜２５−３に挿入された開閉スイッチ２５−１〜２
５−３とを含んで形成されている。

出力コントローラ切替スイッチ２４は故障診断手段５−
１〜５−３の信号に基づいて１つの健全なコントローラ
を選択するようになっている。各開閉スイッチ２６−１
〜２６−３はそれぞれコントローラ１−１〜１−３に対
応しており、それらのコントローラ１−１〜１−３が故
障したときに、故障診断手段２−１〜２−３の指令に基
づいて、開放されるようになっている。なお、共通プロ
セス入出力信号としては１例えばガスタービンプラント
の場合は、シーケンス制御に係るプロセス信号、監視制
御用のプロセス信号等である。

各コントローラ１−１〜１−３は入力される共通プロセ
ス入力信号を、各コントローラ１−１〜１−３の制御演
算に用いるに適した信号に処理したり、また逆に共通プ
ロセス制御信号を制御対象機器に適した信号に処理する
共通プロセス信号入出力処理機能を有している。第１図
実施例においてこの機能を実行するのは、選択されたい
ずれか１つのコントローラ１−１．１−２又は１−３で
ある。そして、その１つが故障になったときは、他の健
全なコントローラが代って共通プロセス信号入出力処理
を行なう。処理された共通プロセス入力信号はシステム
バス３１を介して他のコントローラに入力される。一方
、共通プロセス制御出力は切替回路２３を介してプラン
ト３に出力される。

上述したように、本実施例によれば、共通プロセス入出
力信号の入出力処理を、選択された３重化コントローラ
１−１〜１−３の１つにて行わせるようにし、しかも切
替回路２３を設けて共通プロセス入出力信号を選択され
た３重化コントローラ１−１〜１−３のいずれか１つに
切替えて入出力するようにしたので、コントローラ１−
１〜１−３に故障が発生しても他の健全なコントローラ
により処理を行わせることができる。したがって、実質
的に共通プロセス入出力処理装置が多重化されたことに
なり、起動制御などの通常の負荷運転以外における信頼
性が向上される。また、切替回路２３により切替えて入
出力するようにしたことから、ＰＩｌｏは各コントロー
ラ１−１〜１−３に対応させることなく、コントローラ
１台分の点数でよいので、実装スペースが小さくなり、
コストダウンを図ることができる。

なお、本発明は上述した３重化コントローラ制御システ
ムに限られるものではなく、２重化又は第２図に示すｎ
重化コントローラ制御システムに適用しても、同一の効
果を奏することができる、第３図に、切替回路２３のさ
らに具体的な一実施例が適用された３重化コントローラ
システムの構成図を示す。図示のように、切替回路２３
は共通プロセス入出力信号の入力と出力とを切替える入
出力切替スイッチ２７と、シリアル／パラレル信号（Ｓ
／Ｐ）変換器２８と、パラレル／シリアル信号（Ｐ／Ｓ
）変換器２９−１〜２９−３が加えられている。

このように構成されることから、共通プロセス入出力信
号の入力は、切替回路２３の入出力切替スイッチ２７が
入力側にセットされる。これにより共通ＰＩ１０２２か
らの共通プロセス入力信号は、シリアル／パラレル変換
器２８で一度パラレル信号に変換される。そして、Ａ、
Ｂ、Ｃ系コントローラ１−１〜１−３に対応させて３つ
に分配し、再び各々をパラレル／シリアル変換器２９−
１〜２９−３でシリアル信号に変換して、各々のコント
ローラ１−１〜１−３に入力するようになっている。出
力は、各コントローラ１−１〜１−３のプロセス制御出
力を切替回路２３の入出力切替スイッチ２８を出力側と
し、呂カコントローラ切替スイッチ２４でＡ系、Ｂ系、
Ｃ系コントローラ１−１〜１−３の１つを選択する。ま
たこのとき出力コントローラ切替スイッチ２４の選択は
、前述したようにＡ系、Ｂ系、Ｃ系コントローラ１−１
〜１−３の故障診断手段２−１〜２−３により、常に健
全なコントローラからの出力を選択するようになってい
る６例えば、Ａ系、Ｂ系、Ｃ茶番コントローラ１−１〜
１−３が全て健全な場合は、Ａ系、Ｂ系、Ｃ系の任意の
健全なコントローラを選択する。また、Ａ系異常、Ｂ系
、Ｃ系が健全であるという場合は、出力コントローラ切
替スイッチ２４は健全なり系、Ｃ系のどちらか一方を選
択する。このようにして、システム全体としては、正常
に動作することで、プラントに外乱を生じることなく、
正常な運転を継続することが可能になる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、共通プロセス信
号の入出力処理を、選択された多重化コントローラの１
つにて行わせるようにし、しかも切替回路を設けて共通
プロセス信号の入出力を選択された多重化コントローラ
のいずれか１つに切替えて入出力するようにしたので、
コントローラに故障が発生しても他の健全なコントロー
ラにより処理を行わせることができる。したがって、実
質的に共通プロセス入出力処理装置が多重化されたこと
になり、起動制御などの通常の負荷運転以外における信
頼性が向上される。

また、切替回路により切替えて入出力するようにしたこ
とから、ＰＩｌｏは各コントローラに対応させることな
く、コントローラ１台分の点数でよいことから、実装ス
ペースが小さくなり、コストダウンを図ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の３重化コントローラ制御シ
ステムの構成図、第２図は本発明の他の実施例のｎ重化
コントローラ制御システムの構成図、第３図は第１図実
施例の切替回路に係る他の実施例の構成図である。１−１〜１−ｎ・・・コントローラ、２−１〜２−ｎ・・・故障診断手段、３・・・プラント。５−１〜５−ｎ・・・プロセス入出力装置（Ｐ２２・・
・共通ＰＩ１０．２３・・・切替回路、２４・・・出力コントローラ切替スイッチ、２７・・・
入出力切替スイッチ。工／○）、

Claims

【特許請求の範囲】１、制御対象から入力されるプロセス入力信号に基づい
て制御演算を実行し、この制御演算の結果に基づいて前
記制御対象にプロセス制御信号を出力するコントローラ
を多重化してなる多重化コントローラシステムにおいて
、前記プロセス入力信号とプロセス制御信号とを前記制
御対象の重要性に基づいて、重要プロセス信号と共通プ
ロセス信号とに区分し、重要プロセス信号については前
記多重化されたコントローラに並列に入出力し、前記共
通プロセス信号については切替回路を介して前記多重化
されたコントローラの少なくとも１つのコントローラに
入出力するようにしてなる多重化コントローラ制御シス
テム。２、前記コントローラはそれぞれ自己診断手段を具備し
てなり、前記切替回路は前記自己診断手段から出力され
る診断結果に基づき、健全なコントローラを選択するこ
とを特徴とする請求項１に記載の多重化コントローラ制
御システム。３、前記コントローラの内、共通プロセス信号の入出力
処理をするコントローラは、処理した共通プロセス入力
信号を他のコントローラに出力することを特徴とする請
求項１、２のいずれかに記載の多重化コントローラシス
テム。４、多重化されたコントローラと、この各コントローラ
にそれぞれ接続されプロセス入出力装置と、前記各コン
トローラに設けられた自己診断手段とを具備してなり、
前記各コントローラは前記プロセス入出力装置を介して
それぞれ入力されるプロセス入力信号に基づいて制御演
算を実行し、この制御演算の結果に基づいて前記制御対
象に前記プロセス入出力装置を介してプロセス制御信号
を出力する多重化コントローラシステムにおいて、前記
プロセス入力信号とプロセス制御信号とを前記制御対象
の重要性に基づいて、重要プロセス信号と共通プロセス
信号とに区分し、重要プロセス信号については前記多重
化されたコントローラに並列に入出力し、前記共通プロ
セス信号については切替回路を介して前記多重化された
コントローラの少なくとも１つのコントローラに入出力
し、前記切替回路は前記自己診断手段から出力される診
断結果に基づいて前記共通プロセス信号を入出力するコ
ントローラを選択することを特徴とする多重化コントロ
ーラ制御システム。