JPH04148201A - 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〕 （産業上の利用分野） 本発明はプラントを複数台の制御用計算機でもって制御
するプラント制御システムに関する。

（従来の技術） 大規模プラントから出力される各プロセスデータに基づ
いてプラントを最適制御するプラント制御システムにお
いては、プラントから出力されるプロセスデータ量も膨
大な量となり、またこの膨大な量のプロセスデータを用
いて制御演算を行う場合においても、制御演算量が膨大
なものとなる。したがって、１台の制御用計算機で全て
の制御演算を行うと演算処理時間が増大して、プロセス
を最適制御できなくなる懸念がある。

よって、近年、複数台の制御用計算機を用いて、上述し
た膨大な量の制御演算を分割して、各制御用計算機でも
って並列に制御演算処理を行ってシステム全体の処理能
率を向上させるようにしている。また、制御システムの
機能を分散して制御システムの点検補修の簡素化を図る
目的も含まれる。

第３図は２台の制御用計算機および１台のプロセス入出
力装置を用いたプラント制御システムを示すブロック図
である。

閉ループに形成されたデータ伝送ライン１に３台の伝送
装置２ａ、２ｂ、２ｃが介挿されている。

各伝送装置２ａ、２ｂ、２ｃは同一構成の共通メモリ３
ａ、３ｂ、３ｃを有する。伝送装置２ａにはインタフェ
ース４ａを介して一方の制御用計算機５ａが接続され、
伝送装置２ｂにはインタフェース４ｂを介してプロセス
入出力装置６が接続され、伝送装置２Ｃにはインタフェ
ース４Ｃを介して他方の制御用計算機５ｂが接続されて
いる。

このようなプラント制御システムにおいて、各共通メモ
リ３ａ、３ｂ、３ｃ内には複数のデータ領域が形成され
ており、各制御計算機５ａ、５ｂは各共通メモリ３ａ〜
３Ｃの各データ領域にそれぞれ自己に割当てられた専用
のデータ領域を有している。また、各制御用計算機５ａ
、５ｂには自己に割当てられた制御演算を行うための自
己専用の制御プログラムが記憶されている。一方、制御
プログラムを実行するためのプロセスデータは各制御計
算機５ａ、５ｂで共通している場合が多い。

従って、共通メモリ３ａ、３ｂ、３ｃの予め特定された
指定データ領域には常時同一のプロセスデータが記憶さ
れている。そして、各制御用計算機５ａ、５ｂは指定デ
ータ領域からプロセスデータを読込んで自己の制御プロ
グラムに従って制御演算を実行して、演算結果を自己に
割当てられたデータ領域へ書込む。

また、プロセス入出力装置６は、プラント７から送出さ
れた各プロセスデータを共通メモリ３ｂの指定データ領
域に書込む。また、共通メモリ３ｂの各制御用計算機５
ａ、５ｂに割当られた各データ領域から演算結果を読取
って、プラント７ヘプロセス制御データとして送出する
。

上述した各制御用計算機５ａ、５ｂおよびプロセス入出
力装置６が有効に作動するためには、各共通メモリ３ａ
、３ｂ、３ｃの各データ領域に記憶されている各データ
が常時一致しいてる必要がある。このような条件を満足
させるために、各伝送装置２ａ、２ｂ、２ｃは自己の共
通メモリ３ａ。

３ｂ、３ｃの各データ領域のデータが自己に接続された
制御用計算機５ａ、５ｂまたはプロセス入出力装置６に
よって書替えられたか否かを常時監視して、データが更
新された場合は、図中矢印方向に隣接する伝送装置２ａ
、２ｂ、２ｃに対して更新データを更新指令として送出
する。更新指令を受信した伝送装置は自己の共有メモリ
のデータ領域のデータを調べて、データが受信した更新
データと異なっていた場合のみ、このデータを受信した
更新データで更新すると同時に、自己の矢印方向に隣接
する伝送装置へデータのデー更新指令を送出する。この
ように、−の共通メモリの一つのデータ領域のデータか
更新されると、即座に全部の共通メモリ３ａ、３ｂ、３
ｃの各データ領域のデータが同一値に更新される。よっ
て、各共通メモリ３ａ、３ｂ、３ｃは常時最新の同一デ
ータが記憶されている。

このように、常に同一データが記憶されている共通メモ
リ３ａ、３ｃに対して各制御用計算機５ａ、５ｂでもっ
てそれぞれ異なる制御演算を並、列処理できるので、プ
ラント制御システム全体の処理速度を向上でき、プラン
ト７を最適制御できる。

（発明か解決しようとする課題） しかしながら、第３図に示すように構成されたプラント
制御システムにおいても、まだ改良すべき次のような課
題かある。

すなわち、いずれか一方の制御用計算機に異常が生じて
、制御演算が不可能になると、たとえ他方の制御用計算
機が正常に稼働していたとしてもプラントに対する正し
いプロセス制御データが送出されなくなり、このプラン
トにて製造される製品の歩留りが低下したり、または直
ちにプラントの操業か停止する懸念がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
各制御用計算機に自己の制御プログラムの他に、他の制
御用計算機の制御プログラムを記憶させておくことによ
り、たとえ１台の制御用計算機に異常か生じたとしても
、正常な他の制御用計算機でもって異常発生した制御用
計算機の代行ができ、常にプラントを最適制御でき、信
頼性を大幅に向上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］ （課題を解決するための手段） 上記課題を解消するために本発明は、それぞれ同一構成
の共通メモリを有する少なくとも３個以上の伝送装置を
データ伝送ラインに接続し、複数の制御用計算機および
プロセス入出力装置を各伝送装置にそれぞれ接続して、
各制御用計算機は自己の制御プログラムに従ってプラン
トに対する制御演算処理を行い自己に接続された共通メ
モリの自己に割当てられたデータ領域に演算結果を書込
み、プロセス入出力装置は自己に接続された共通メモリ
の各データ領域に記憶された各演算結果をプラントに送
出すると共にプラントから入力されたプロセスデータを
自己に接続された共通メモリの指定データ領域に書込み
、さらに各伝送装置は自己の各データ領域のデータが更
新されるとこの更新データを他の伝送装置へデータ更新
指令として送出するプラント制御システムにおいて、各
制御用計算機に対して、自己の制御プログラムの他に他
の制御用計算機の各制御用プログラムを記憶するプログ
ラム記憶手段と、自己の制御プログラム実行時に異常が
生じるとこのプログラム実行を停止して他の制御用計算
機へ異常発生情報を送出すＬ異常発生情報送出手段と、
他の制御用計算機から異常発生情報情を受信すると、自
己に記憶されている該当制御用計算機の制御プログラム
を実行するプログラム代行手段と、このプログラム代行
手段にて得られた演算結果を自己に接続された共通メモ
リの異常発生した制御用計算機に対応するデータ領域へ
書込むデータ書込代行手段と付加したものである。

（作　用） このように構成されたプラント制御システムにおいて、
複数の制御用計算機のうちの１台の制御用計算機が自己
の制御プログラム実行時に異常が発生すると、この制御
プログラムの実行が停止され、他の制御用計算機に対し
て異常発生情報が送出される。そして、この異常発生情
報を受信した他の制御用計算機は異常発生した制御用計
算機になり代わり、異常発生した制御用計算機が実行す
べき制御プログラムを自己の記憶部から読出して実行す
る。そして、演算結果を自己に接続された共通メモリの
うちの前記異常発生した制御用計算機が書込むべきデー
タ領域に書込む。

このように、たとえ１台の制御用計算機に異常か生した
としても他の正常な制御用計算機が該当制御用計算機の
業務を代行するので、プラントの制御能率は低下するこ
ともあるが、稼働が即座に停止することはない。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例のプラント制御システムの概略構成を示
すブロック図である。なお、説明を簡素化するために、
実施例のプラント制御システムは２台の制御用計算機と
１台のプロセス入出力装置で構成されているとする。

閉ループに形成されたデータ伝送ライン１１に３台の伝
送装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃが介挿されている。伝送
装置１２ａにはインタフェース１３ａを介して一方の制
御用計算機１４ａが接続され、伝送装置１２ｂにはイン
タフェース１３ｂを介してプロセス入出力装置１５が接
続され、伝送装置１２ｃにはインタフェース１３ｃを介
して他方の制御用計算機１４ｂが接続されている。プロ
セス入出力装置１５にはプラント１６および該当プラン
ト１６に対する制御用駆動装置１７が接続されている。

このようなプラント制御システムにおいて、各伝送装置
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ内には、第２図に示すように、
それぞれ同一構成の、共通メモリ１８ａ、１８ｂ、１８
ｃが設けられている。さらに、各共通メモリ１８ａ、１
８ｂ、１８ｃはそれぞれ内部に４個のデータ領域１９ａ
、１９ｂ。

１９ｃ、１９ｄが形成されている。そして、各共通メモ
リ１８ａ〜１８ｃにおける各データ領域１９ａ〜１９ｄ
のうち２番目の各データ領域１９ｂは一方の制御用計算
機１４ａに割当られており、制御用計算機１４ａの演算
結果である制御データＤ２が書込まれる。また、各デー
タ領域１９ａ〜１９ｄのうち４番目の各データ領域１９
ｄは他方の制御用計算機１４ｂに割当られており、制御
用計算機１４ｂの演算結果の制御データＤ４が書込まれ
る。さらに、各データ領域１９ａ〜１９ｄのうち３番目
の各データ領域１９ｃはプロセス入出力装置１５に割当
られており、プロセス入出力装置１５がプラント１６か
ら入力されたプロセスデータや制御用駆動装置１７にて
設定された各種データが書込まれる。なお、先頭の各デ
ータ領域１９ａは各伝送装置１２ａ〜１２ｃが制御用に
使用する。

各伝送装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃは自己の共通メモリ
１８ａ、１８ｂ、１８ｃの各データ領域１９ａ〜１９ｄ
の各データＤＩ−Ｄ４が自己に接続された制御用計算機
１４ａ、１４ｂまたはプロセス入出力装置１５によって
書替えられたか否かを常時監視して、データが更新され
た場合は、図中矢印方向に隣接する伝送装置１２ａ〜１
２ｃに対して更新データを更新指令として送出する。更
新指令を受信した伝送装置は自己の共有メモリ１８８〜
１８ｃの該当データ領域のデータを調べて受信した更新
データと異なっていた場合のみ、受信した更新データで
該当データ領域のデータを更新すると同時に、自己の矢
印方向に隣接する伝送装置へデータの更新指令を送出す
る。このように、−の共通メモリの一つのデー領域のデ
ータが更新されると、即座に全部の共通メモリ１８ａ。

１８ｂ、１８Ｃの各データ領域１９ａ〜１９ｄのデータ
Ｄ１〜Ｄ４が同一値に更新される。よって、各共通メモ
リ１８ａ、１８ｂ、１８ｃは常時最新の同一データが記
憶されている。

また、各制御用計算機１４ａ、１４ｂ内は自己に割当て
られた制御演算を行うための自己専用の制御プログラム
が記憶されている。さらに、各制佛用ｔｆｌｌ歎１４　
ａ　、　　Ｉ　４　ｂ内には他方の制御用計算機１４ｂ
、１４Ｈに記憶されている制御プログラムも記憶されて
いる。そして、通常状態においては、一方の制御演算計
算機１４ａは共通メモリ１８ａのデータ領域１９ｃに記
憶されているプロセスデータＩ５３の一部を用いて自己
の制御プログラムに従って、制御演算処理を実行して、
演算結果の制御データＤ２をデータ領域１９ｂに書込む
。

同様に、他方の制御演算計算機１４ｂは共通メモリ１８
ｃのデータ領域１９ｃに記憶されているプロセスデータ
Ｄ３の一部を用いて自己の制御プログラムに従って、制
御演算処理を実行して、演算結果の制御データＤ４をデ
ータ領域１９ｄに書込む。

また、プロセス入出力装置１５は、プラント１６から入
力されたプロセスデータＤ３や制御用駆動装置１７の設
定データを共通メモリ１８ｂの３番目のデータ領域１９
ｃへ書込む。さらに、プロセス入出力装置１５は、共通
メモリ１８ｂの各データ領域１９ｂ、１９ｄに書込まれ
ている各制御データＤ２　、８４　ｋ；ｉ、＝≧取って
プラント１６ヘプロセス制御データとして送出する。

なお、各制御用計算機１４ａ、１４ｂおよびプロセス入
出力装置１５は、自己に接続された共通メモリ１８ｇ、
１８ｃ、１８ｂの全部のデータ領域１９ａ〜１９ｄのデ
ータＤ１〜Ｄ４を読取ることが可能であるが、さらに、
必要に応じて、自己に割付けられたデータ領域以外にも
他の全てのデータ領域１９ａ〜１９ｄにデータを書込む
ことが可能である。

このようなプラント制御システムにおいて、例えば制御
用計算機１４ａが自己に割付けられた制御演算処理を自
己の制御プログラムに従って実行している過程で何等か
の異常が発生して、正常に制御演算処理を継続できなく
なった場合は、このプログラム実行動作を停止して故障
情報を例えば共通メモリ１８ａのデータ領域１９ａに設
定して、矢印方向に隣接する制御用計算機１４ｂに知ら
せる。

制御用計算機１４ａから故障情報を受信した他方の制御
用訂ＪＩＩ　ｌ　４　ｂは、自己内部に記憶されている
他方の制御用計算機１４ａに対応する制御プログラムを
読出して実行する。すなわち、制御用計算機１４ｂは共
通メモリ１８ｃのデータ領域１９ｃに記憶されているプ
ロセスデータＤ３の一部を用いて今回読出した他方の制
御用計算機１４ａに対応する制御プログラムに従って制
御演算処理を実行して、演算結果の制御データＤ２を他
方の制御用計算機１４ａに対応するデータ領域１９ｂに
書込む。

なお、制御用計算機１４ｂに異常が発生した場合には、
上述したプログラム代行処理およびデータ書込代行処理
を制御用計算機１４ａが実行する。

このように、たとえ−刃側の制御用計算機１４ａ、１４
ｂに異常が発生したとしても他方側の制御用計算機１４
ｂ、１４ａが制御演算および共通メモリに対するデータ
書込みを代行する。したがって、プロセス入出力装置１
５においては、自己の共通メモリ１８ｂの各データ領域
１９ｂ。

１９ｄには異常発生の有無にも係わらず、常時正しい制
御データＤ２．Ｄ４が記憶されているので、たとえ異常
か発生したとしても、プラント７に対して連続した制御
データＤ２．Ｄ４を送出できる。

すなわち、プラント６に対する制御データの連続性を確
保てきる。

このように、たとえいずれか一方の制御用計算機１４ａ
、１４ｂに異常が発生したとしても、プラント１６には
連続して制御データが送出されるので、プラント１６の
操業が即座に停止することはなく、連続して操業可能と
なる。

なお、異常発生前は２台の制御用計算機１４ａ。

１４ｂで並列に行っていた制御演算処理を異常発生後に
おいては１台の制御用計算機で行うことになるので、プ
ラント制御システム全体の制御演算処理能率が低下する
か、プラント１６が停止したり制御不能になることは確
実に防止できる。

よって、プラント制御システム全体の信頼性を大幅に向
上できる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。実施例システムにおいては、一方の制御用計算機に
異常か生した場合に、他方の制御用計算機が代行する制
御プログラムは、異常が生じた制御用計算機の制御プロ
グラムに完全に一致させたが、必ず上も完全に一致する
必要はない。

例えば、一定期間はデータか急変しないようにプログラ
ムを一致させておき、一定期間が終了すると、プラント
１６を所定の運転終了手順に従って徐々に停止させるプ
ログラムであってもよい。

また、異常発生した制御用計算機の全ての制御プログラ
ムを代行する必要はなく、例えばプラント１６に対する
制御データが急変するとプラント１６が不安全になる制
御プログラムのみを限定して代行してもよい。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明のプラント制御システムに
よれば、各制御用計算機に自己の制御プログラムの他に
、他の制御用計算機の制御プログラムを記憶させている
。したがって、たとえ１台の制御用計算機に異常が生じ
たとしても、正常な他の制御用計算機でもって異常の発
生した制御用計算機の代行ができ、プラントに制御デー
タを中断することなく供給でき、常にプラントを最適制
御でき、システム全体の信頼性を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるプラント制御システ
ムの概略構成を示すブロック図、第２図は同実施例シス
テムの詳細構成および動作を示す模式図、第３図は一般
的なプラント制御システムの概略構成を示すブロック図
である。 １１　・・・データ伝送ライン、１２　ａ　ｒ　　１２
　ｂ　ｒｌ　２　ｃ−・・伝送装置、１３ａ、１３ｂ、
　　１３ｃｍ・・インタフェース、１４ａ、１４ｂ・・
・制御用計算機、１５・・・プロセス入出力装置、１６
・・・プラント、１７　・・・制御用駆動装置、１８ａ
、１８ｂ。 １８　ｃ−・・共通メモリ、１９ａ、１９ｂ。 １９ｃ・・・データ領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 それぞれ同一構成の共通メモリを有する少なくとも３個
   以上の伝送装置をデータ伝送ラインに接続し、複数の制
   御用計算機およびプロセス入出力装置を前記各伝送装置
   にそれぞれ接続して、前記各制御用計算機は自己の制御
   プログラムに従ってプラントに対する制御演算処理を行
   い自己に接続された共通メモリの自己に割当てられたデ
   ータ領域に演算結果を書込み、前記プロセス入出力装置
   は自己に接続された共通メモリの各データ領域に記憶さ
   れた各演算結果を前記プラントに送出すると共にプラン
   トから入力されたプロセスデータを自己に接続された共
   通メモリの指定データ領域に書込み、さらに前記各伝送
   装置は自己の各データ領域のデータが更新されるとこの
   更新データを他の伝送装置へデータ更新指令として送出
   するプラント制御システムにおいて、 前記各制御用計算機は、自己の制御プログラムの他に他
   の制御用計算機の各制御用プログラムを記憶するプログ
   ラム記憶手段と、自己の制御プログラム実行時に異常が
   生じるとこのプログラム実行を停止して他の制御用計算
   機へ異常発生情報を送出する異常発生情報送出手段と、
   他の制御用計算機から異常発生情報情を受信すると、自
   己に記憶されている該当制御用計算機の制御プログラム
   を実行するプログラム代行手段と、このプログラム代行
   手段にて得られた演算結果を自己に接続された共通メモ
   リの前記異常発生した制御用計算機に対応するデータ領
   域へ書込むデータ書込代行手段とを有したことを特徴と
   するプラント制御システム。