JPH04299701A - プロセス制御装置 - 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】

【０００１】［発明の目的］

【産業上の利用分野】本発明は、二系統化された制御装
置においていずれか一方から他方の系統へ円滑に切替え
をするために好適なプロセス制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】信頼性を重視するプラントのプロセス制
御においては、二系統化されたプロセス制御装置が採用
されることが少なくない。この場合、一方の系統が運転
され、他方の系統が予備とされ待機し、運転中の一方の
系統が故障したり、保守点検のとき必要に応じて他方の
系統に切替えて使用する。

【０００３】図５は上記従来例を示すプロセス制御装置
のブロック構成図である。

【０００４】この従来例は、タンク１へ給水源の給水配
管２から給水する給水システムにおける水位制御装置で
ある。図において、水位制御装置はＡ系統とＢ系統の二
系統で構成される。Ａ系統水位検出器３およびＢ系統水
位検出器４には、これらに各々対応してＡ系統制御装置
５とＢ系統制御装置６とが設けられ、さらに、これら各
々に対応してＡ系統調節弁７とＢ系統調節弁８とが設け
られている。

【０００５】上記Ａ系統調節弁７は、給水源の給水配管
２より分岐したＡ系統バイパス配管９とＢ系統バイパス
配管１０の内でＡ系統バイパス配管９に配置されている
。また、このＡ系統バイパス配管９のＡ系統調節弁７の
流入側にＡ系統前弁１１、Ａ系統調節弁７の流出側にＡ
系統後弁１２が配置されている。

【０００６】同様に、Ｂ系統調節弁８はＢ系統バイパス
配管１０に配置され、Ｂ系統調節弁８の前後にＢ系統前
弁１３とＢ系統後弁１４とが配置されている。

【０００７】なお、Ａ系統バイパス配管９とＢ系統バイ
パス配管１０とが合流して給水配管１５を介してタンク
１に配管されている。給水源側の給水配管２はポンプ等
の圧力源により水圧が加えられている。また、タンク１
の水は図示しない手段により適宜外部へ排出される構成
となっている。

【０００８】なお、上記した機器はＡ系統およびＢ系統
共に同一の構成としており、現在、Ａ系統が運転され、
Ｂ系統は予備として待機しているとする。また、Ａ系統
後弁１２およびＢ系統後弁１４は全開しているものとす
る。

【０００９】以上の構成で、運転中のＡ系統から待機中
のＢ系統へ切替える場合について説明する。

【００１０】まず、始めに待機中のＢ系統前弁１３を全
開とする。そして、Ｂ系統制御装置６を手動モードによ
って徐々に開方向に操作してＢ系統調節弁８を徐々に開
くようにする。この操作では、タンク１の水位１６が大
きく変化しないようにＢ系統制御装置６をゆるやかに操
作する必要がある。

【００１１】Ｂ系統調節弁８が開くと、Ｂ系統バイパス
配管１０を介して給水がされ、タンク１の水位１６は徐
々に上昇する。これに対応して、自動モードであるＡ系
統制御装置５はその操作信号に基づいてＡ系統調節弁７
を徐々に閉める。その後、Ａ系統調節弁７が全閉となっ
たときに、Ｂ系統制御装置６を自動モードに切替える。 続いて、Ａ系統制御装置５を手動モードに切り替える。 さらに、Ａ系統前弁１１を全閉にする。

【００１２】このような操作で運転中のＡ系統から待機
中のＢ系統へ制御装置の切替えが終了する。なお、運転
中のＢ系統から待機中のＡ系統へ制御装置の切替えも上
記の操作と同様に行う。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の二系統のプロセス制御装置では、次の問題があ
る。

【００１４】まず、二系統の内のいずれか一方の系統へ
の切替えは、手動操作で行っていたため運転員に多大の
負担が掛かっていた。例えば、運転中のＡ系統から待機
中のＢ系統への切替えでは、タンク１の水位１６を大き
く変化させることなく、自動モードと手動モードとを相
互に切替えることは慎重な操作と熟練を要する。

【００１５】特に、プロセスの応答が早い場合や一系統
が故障して切替える場合、タンク１の水位１６を一定に
保持しつつ、迅速に上記切替え操作を行うことは容易な
ことではない。

【００１６】そこで、本発明は、手動によらず二系統化
されたプロセス制御装置の内のいずれか一方から他方の
系統へ自動的に切替えることができるプロセス制御装置
を提供することを目的とする。

【００１７】［発明の構成］

【課題を解決するための手段】本発明は、同一のプロセ
ス量を検出する同一構成の２個の検出器と、これらに対
応して設けられ前記各検出器の検出値と所定の目標値と
の偏差に基づいて演算処理する同一構成の制御部と、こ
れらの制御部に対応して設けられ前記各制御部の演算出
力信号を下限側で操作部０％相当から上限側で１００％
相当の範囲内のリミット設定値に設定して前記操作部へ
の操作信号とするための同一構成の上下限制限器と、こ
れらに対応して設けられ前記各上下限制限器の操作信号
により操作部０％相当から操作部１００％まで操作する
ための同一構成の前記操作部と前記各上下限制限器の操
作信号の内いずれか一方を選択して対応する前記操作部
へ操作信号を出力するための切替手段とにより構成され
るプロセス制御装置において、前記切替手段のいずれか
一方の切替信号に基づいて対応する前記上下限制限器の
前記リミット設定値に優先して対応する前記上下限制限
器の上限側のリミット設定値を操作部０％相当から１０
０％相当まで所定の変化率で変化させる一方の上限側リ
ミット設定手段と、この上限側リミット設定手段の上限
側のリミット設定値が操作部１００％相当になったとき
他方の前記上下限制限器の前記上限側リミット設定値に
優先して対応する上下限制限器の上限側のリミット設定
値を操作部１００％相当から０％相当まで所定の変化率
で変化させる他方の上限側リミット設定手段とを設ける
ようにしたものである。

【００１８】

【作用】以上の構成によれば、切替手段により選択され
た上下限制限器からの操作信号は切替え当初には選択さ
れた側の上限側リミット設定手段の上限リミット設定値
で制限されるが、時間の経過と共にそのまま操作信号が
操作部へ出力される。また、切替手段により選択されな
かった上下限制限器では操作信号が徐々に選択されなか
った側の上限側リミット設定手段の上限リミット設定値
で制限される。このように、上下限制限器の上限側のリ
ミット設定値の設定変更によって、二系統化された制御
装置の操作信号の内で一つの操作信号の選択ができる。 従って、一方の運転中の系統から他方の待機中の系統へ
の制御装置相互間の切替えが円滑に行うことができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２０】図１は本発明の一実施例を示す水位制御装
置のブロック構成図である。図中、図５と同一符号は同
一部分または相当部分を示す。

【００２１】図５と異なる点は、Ａ系統制御装置５とＢ
系統制御装置６に対応してＡ系統切替えボタン１７およ
びＢ系統切替えボタン１８を備えた点である。また、Ａ
系統制御装置５およびＢ系統制御装置６が後に説明する
ように上記Ａ系統切替えボタン１７およびＢ系統切替え
ボタン１８に基づいてＡ系統制御装置５とＢ系統制御装
置６との相互間で自動的に切替えられるようにした点で
ある。

【００２２】Ａ系統制御装置５とＢ系統制御装置６とは
、図２に示す如く、同一の構成である。即ち、その各部
はＡ系統ＰＩ演算器１９とＢ系統ＰＩ演算器２０とに対
応して各々Ａ系統設定値発生器２１とＢ系統設定値発生
器２２とが設けられる一方、その各々には対応してＡ系
統上下限制限器２３とＢ系統上下限制限器２４とが設け
られている。また、Ａ系統制御装置５とＢ系統制御装置
６との各々には、Ａ系統切替器２５とＢ系統切替器２６
に対応してＡ系統弁全開信号発生器２７とＢ系統弁全開
信号発生器２８、さらに、Ａ系統弁全閉信号発生器２９
とＢ系統弁全閉信号発生器３０とが各々設けられ、これ
らは上記Ａ系統切替器２５またはＢ系統切替器２６によ
り切替えられるようにしている。さらに、Ａ系統切替器
２５とＢ系統切替器２６とに対応してＡ系統弁変化率制
限器３１およびＢ系統弁変化率制限器３２が設けられ、
その出力値がＡ系統上下限制限器２３またはＢ系統上下
限制限器２４の上限側のリミット設定値とするようにし
ている。

【００２３】ここで、Ａ系統ＰＩ演算器１９またはＢ系
統ＰＩ演算器２０はＡ系統水位検出器３またはＢ系統水
位検出器４の検出値を入力して、この検出値とＡ系統設
定値発生器２１またはＢ系統設定値発生器２２の設定値
との偏差に基づいて比例および積分演算をして演算信号
を出力する。

【００２４】Ａ系統上下限制限器２３またはＢ系統上下
限制限器２４は、上限側ではＡ系統弁変化率制限器３１
またはＢ系統弁変化率制限器３２からの出力信号の値が
上限側リミット設定値とし、一方、下限側では全閉操作
信号の値（操作部０％相当）が下限側リミット設定値と
なるようにしている。

【００２５】即ち、上記演算信号の値が後述するＡ系統
弁変化率制限器３１またはＢ系統弁変化率制限器３２の
出力信号の値より大きい値の場合には上記演算出力値は
制限され、Ａ系統弁変化率制限器３１またはＢ系統弁変
化率制限器３２の出力信号の値が操作信号として出力さ
れる。逆に、上記演算信号の値がＡ系統弁変化率制限器
３１またはＢ系統弁変化率制限器３２の出力信号の値よ
り小さい値の場合には下限側（操作部０％相当）で制限
されない限り、上記演算信号の値がそのまま操作信号と
して出力される。

【００２６】Ａ系統切替器２５またはＢ系統切替器２６
は、図３に示す制御装置のシーケンスに従って、Ａ系統
弁全開信号発生器２７またはＡ系統弁全閉信号発生器２
９のいずれかへ切替える一方、Ｂ系統弁全開信号発生器
２８またはＢ系統弁全閉信号発生器３０のいずれかへ切
替える。

【００２７】Ａ系統弁変化率制限器３１またはＢ系統弁
変化率制限器３２は、Ａ系統弁全開信号発生器２７また
はＢ系統弁全開信号発生器２８およびＡ系統弁全閉信号
発生器２９またはＢ系統弁全閉信号発生器３０からの出
力信号を制限しながら所定の変化率で出力して、その出
力信号の値が前記したＡ系統上下限制限器２３またはＢ
系統上下限制限器２４の上限側のリミット設定値となる
ようにしている。

【００２８】上記構成で、運転中のＡ系統から待機中の
Ｂ系統へ切替えるときの作用について図２乃至図４を参
照して説明する。

【００２９】Ａ系統の運転状態では、図３に示すＡ系統
切替器２５のＯＲ１回路からＯＮ信号が出力されている
。従って、Ａ系統弁全開信号発生器２７が弁全開信号１
００％相当を出力する。この弁全開信号１００％相当の
出力は、Ａ系統弁変化率制限器３１を経てＡ系統上下限
制限器２３の上限側の操作部１００％相当のリミット設
定値となる。このときＡ系統ＰＩ演算器１９はＡ系統を
制御して所定の演算信号の値を出力しているからこのた
め演算信号はＡ系統上下限制限器２３の上限側および下
限側のリミット設定値に制限されることなくＡ系統調節
弁７に操作信号として出力されている。

【００３０】このようにして、Ａ系統ではＡ系統ＰＩ演
算器１９の演算信号によって、図４の如くのＡ系統調節
弁７を開閉制御して、いわゆるＡ系統制御による水位制
御が行われ、タンク１の水位１６は一定に保持されてい
る。なお、Ａ系統前弁１１およびＡ系統後弁１２は全開
となっている。さらに、Ａ系統弁変化率制限器３１の出
力信号の値は操作部１００％相当以上であるから、図３
に示すＢ系統切替器２６の自己保持ＷＯ２は解除され、
このためＢ系統弁全閉信号発生器３０に切替わっている
。

【００３１】このとき、Ｔ１時点でＢ系統切替えボタン
１８を押すと、図示しないこれに連動するスイッチによ
りＢ系統前弁１３が全開となる。これによって、Ｔ２時
点で、図３に示す、Ｂ系統切替えボタン１８の切替信号
とＢ系統前弁１３の全開出力信号とがＢ系統切替器２６
のＡＮＤ２回路に入力され、この回路の条件が成立する
。このためＯＮ信号がＯＲ２回路を経てＢ系統弁全開信
号発生器２８に入力され、その出力信号が操作部１００
％相当として出力される。このとき、自己保持回路ＷＯ
２によりＯＲ２回路は自己保持される。このＢ系統弁全
開信号発生器２８の出力信号はＢ系統弁変化率制限器３
２により制限され、図４に示す如く、Ｂ系統上下限制限
器２４の上限側リミット設定の値を徐々に１００％相当
方向へ増加させる。

【００３２】ところで、Ｂ系統ＰＩ演算器２０の演算信
号はＡ系統ＰＩ演算器１９の演算信号とほぼ同じ値とな
っている。従って、始めはＢ系統弁変化率制限器３２の
出力信号による上限リミット値で制限されるから徐々に
Ｂ系統調節弁８を開方向として、タンク１の水位１６を
少しずつ上昇させる。これに応じてＡ系統ＰＩ演算器１
９の演算信号は低下し、Ａ系調節弁７は徐々に閉方向と
なる。

【００３３】やがて、Ｔ３時点でＢ系統弁変化率制限器
３２の出力信号の値がＢ系統ＰＩ演算器２０の演算信号
の値より大きくなると、Ｂ系統ＰＩ演算器２０の演算信
号はＢ系統上下限制限器２４の上限側のリミット設定値
に制限されず、上記信号によりＢ系統調節弁８が制御さ
れる。このときにも、Ｂ系統弁変化率制限器３２の出力
信号は増加し続けて、その出力信号がＴ４時点で操作部
１００％相当以上となると、図３に示すＡ系統切替器２
５の自己保持回路ＷＯ１が解除される。従って、この回
路のＮＯＴ１によりＡ系統弁全閉信号発生器２９に切替
えられ、出力信号を操作部０％相当とする。

【００３４】Ａ系統上下限制限器２３では、上記Ａ系統
弁全閉信号発生器２９の操作部０％相当の出力信号をＡ
系統弁変化率制限器３１が入力して徐々に０％相当方向
に出力を減少させる。このため、Ａ系統上下限制限器２
３の上限リミット値は操作部０％相当方向に徐々に設定
され、Ｔ５時点でＡ系統ＰＩ演算器１９の演算信号はが
上限リミット値で制限される。この結果、ここで完全に
Ａ系統の運転からＢ系統の運転に切替わる。その後、Ａ
系統調節弁７を全閉とさせる。また、同時にＡ系統前弁
１１も全閉とする。このようにして、Ａ系統の運転から
Ｂ系統の運転に切替えが終了する。

【００３５】一方、この動作は、逆に、Ｂ系統の運転か
らＡ系統の運転に切替える場合も同様に行われる。即ち
、今度はＡ系統切替えボタン１７の切替信号とＡ系統前
弁１１の全開出力信号とによりＡＮＤ１回路のＡＮＤ条
件が成立する。さらに、ＯＲ１回路を経て自己保持回路
ＷＯ１でＯＲ１回路の入力を保持させて、Ａ系統弁全開
信号発生器２７に切替える。続いて、Ａ系統弁変化率制
限器３１の出力信号の値がＡ系統ＰＩ演算器１９の演算
信号の値より大きくなった時点でＡ系統ＰＩ演算器１９
の演算信号に切替わり、この信号によりＡ系統調節弁７
が制御される。また、Ａ系統弁変化率制限器３１の出力
信号の値が操作部１００％相当以上の条件となったとき
、自己保持回路ＷＯ２を解除してＢ系統弁全閉信号発生
器３０に切替えＡ系統調節弁８を全閉とする。

【００３６】ところで、本実施例では、例えば、運転中
のＡ系統からＢ系統へ運転を切替る場合、まず、切替信
号によりＢ系制御装置６の上限リミット値を操作部０％
相当から操作部１００％相当まで所定の変化率で設定す
る。そして、この上限リミット値が操作部１００％相当
になったときを条件としてＡ系制御装置５の上限リミッ
ト値が設定を開始して操作部１００％相当から操作部０
％相当まで所定の変化率で設定するようにしているが上
記Ａ系制御装置５の上限リミット値が設定を開始する条
件は必ずしもＢ系制御装置６の上限リミット値が操作部
１００％相当になったときに限る必要はない。例えば、
切替信号によりＡ系制御装置５とＢ系制御装置６の各々
の上限リミット値を同時に設定を開始させてもよい。

【００３７】以上のように、Ａ系統による運転とＢ系統
による運転との切替えが円滑に行われる。従って、切替
えによる水位１６の大きな変動が生じることがない。ま
た、操作も簡単で、切り替えによる誤動作も生じないし
、本制御装置をマイクロプロセッサで構成すれば、容易
に実現できる。

【００３８】なお、本実施例では、水位の場合の制御対
象について説明したが、これに限らず流量、圧力、温度
などのプロセス量を対象とする二系統化された制御装置
にも同様に適用できることは明らかである。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、二
系統化された制御装置の一方から他方への制御装置の相
互間の切替えが自動的にできる。従って、オペレータは
繁雑な操作から解放される。しかも、上記切替えが円滑
に行われるため制御対象に大きな外乱を与えることが少
なく、上記切替えによる制御対象の変動が生じることが
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すプロセス制御装置の全
体ブロック構成図である。

【図２】Ａ系統制御装置およびＢ系統制御装置のブロッ
ク構成図である。

【図３】Ａ系統切替器およびＢ系統切替器のシーケンス
を示す説明図である。

【図４】Ａ系統の運転からＢ系統の運転へ切替える場合
の説明図である。

【図５】従来例を示すプロセス制御装置の全体ブロック
構成図である。

【符号の説明】

３　　　　Ａ系統水位検出器 ４　　　　Ｂ系統水位検出器 ５　　　　Ａ系統制御装置 ６　　　　Ｂ系統制御装置 ７　　　　Ａ系統調節弁 ８　　　　Ｂ系統調節弁 １７　　　　Ａ系統切替えボタン １８　　　　Ｂ系統切替えボタン １９　　　　Ａ系統ＰＩ演算器 ２０　　　　Ｂ系統ＰＩ演算器 ２３　　　　Ａ系統上下限制限器 ２４　　　　Ｂ系統上下限制限器 ２５　　　　Ａ系統切替器 ２６　　　　Ｂ系統切替器 ２７　　　　Ａ系統弁全開信号発生器 ２８　　　　Ｂ系統弁全開信号発生器 ２９　　　　Ａ系統弁全閉信号発生器 ３０　　　　Ｂ系統弁全閉信号発生器 ３１　　　　Ａ系統弁変化率制限器 ３２　　　　Ｂ系統弁変化率制限器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　同一のプロセス量を検出する同一構成
   の２個の検出器と、これらに対応して設けられ前記各検
   出器の検出値と所定の目標値との偏差に基づいて演算処
   理する同一構成の制御部と、これらの制御部に対応して
   設けられ前記各制御部の演算出力信号を下限側で操作部
   ０％相当から上限側で１００％相当の範囲内のリミット
   設定値に設定して前記操作部への操作信号とするための
   同一構成の上下限制限器と、これらに対応して設けられ
   前記各上下限制限器の操作信号により操作部０％相当か
   ら操作部１００％まで操作するための同一構成の前記操
   作部と前記各上下限制限器の操作信号の内いずれか一方
   を選択して対応する前記操作部へ操作信号を出力するた
   めの切替手段とにより構成されるプロセス制御装置にお
   いて、前記切替手段のいずれか一方の切替信号に基づい
   て対応する前記上下限制限器の前記リミット設定値に優
   先して対応する前記上下限制限器の上限側のリミット設
   定値を操作部０％相当から１００％相当まで所定の変化
   率で変化させる一方の上限側リミット設定手段と、この
   上限側リミット設定手段の上限側のリミット設定値が操
   作部１００％相当になったとき他方の前記上下限制限器
   の前記上限側リミット設定値に優先して対応する上下限
   制限器の上限側のリミット設定値を操作部１００％相当
   から０％相当まで所定の変化率で変化させる他方の上限
   側リミット設定手段とを設けたことを特徴とするプロセ
   ス制御装置。