JPH0545961B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、例えばプロセス計装制御システムな
どに使用されるデイジタルコントローラのバツク
アツプシステムに係り、特にバンプレス切換およ
びコントロール等の異常を確実に検出するデイジ
タルコントローラのバツクアツプシステムに関す
る。

〔発明の技術的背景〕

第１図はこの種のシステムの構成図である。こ
のシステムはデイジタルコントローラ１とバツク
アツプ計器３よりなり、デイジタルコントローラ
１はセンサ４からのプロセス変数（以下、プロセ
ス測定値と指称する）を受信し、このプロセス測
定値と目標値とを比較して両値の偏差が零となる
ように操作出力値を得、この操作出力値に基づい
て操作端５を制御するものである。更に、具体的
に述べると、中央演算処理ユニツト１１（以下、
CPUと指称する）は、センサ４で検出されＡ／
Ｄ変換回路１２でデイジタル化されたプロセス測
定値とRAM（ランダム・アクセス・メモリ）１
３に記憶されている目標値とを比較し、その偏差
を予めROM（リード・オンリ・メモリ）１４に
記憶されている制御アルゴリズム（例えばPID制
御アルゴリズム）に従つて演算することによつて
操作出力値を求めた後、Ｄ／Ａ変換回路１５およ
びホールドアンプ１６を経てバツクアツプ計器３
側へ送出している。また、Ｄ／Ａ変換回路１５と
ホールドアンプ１６との間には、Ａ／Ｍモード切
換部１７のモード切換信号によつてＡ側（自動
側）およびＭ側（手動側）の何れかを選択する
Ａ／Ｍ切換スイツチ１８と、バツクアツプ計器３
からのセンタ（コントローラ側）Ｃまたはローカ
ルＬのモード切換信号を受けてＣ側またはＬ側に
切換わるＣ／Ｌ切換スイツチ１９とが直列に介挿
されている。２０はコントローラ側アツプ・ダウ
ン用手動操作部であつて、これはＡ／Ｍ切換スイ
ツチ１８がＭ側に接続されたとき、手動操作にて
操作出力値を直接増減できる機能をもつている。
２１は入力ポートである。

一方、バツクアツプ計器３は、通常、デイジタ
ルコントローラ１より多少離れた現場等に設置さ
れることが多く、これはセンタＣおよびローカル
Ｌモードの切換えを行なうＣ／Ｌモード切換部３
１のモード切換信号によつてＣ側およびＬ側の何
れかを選択なるＣ／Ｌ切換スイツチ３２を有し、
この切換スイツチ３２のＣ側はセンタ側つまりデ
イジタルコントローラ１のホールドアンプ１６の
出力端に伝送ライン６を介して接続されている。
また、Ｃ／Ｌ切換スイツチ３２のＬ側には現場
（ローカル）等で直接手動操作によつて操作出力
値を増減できるバツクアツプ側アツプ・ダウン用
手動操作部３３が接続されている。さらに、Ｃ／
Ｌ切換スイツチ３２の可動端子側にはホールドア
ンプ３４が接続され、このホールドアンプ３４か
ら操作端を操作するための操作出力値が出力され
るようになつている。

次に、以上のようなシステムのバンプレス切換
動作について述べる。第１図に示すシステム状態
はデイジタルコントローラ１がＡモードであり、
一方、バツクアツプ計器３側はＣモードであると
する。この状態においてデイジタルコントローラ
１がＡ／Ｍ切換スイツチ１７によつてＡモードか
らＭモードつまりＡ側からＭ側の接点に切換えた
場合、既にデイジタルコントローラ１の操作出力
値はホールドアンプ１６にホールドされているの
で、バンプレスに切換えることができる。

デイジタルコントローラ１ではＭモードに切換
えた後、コントローラ側アツプ・ダウン用手動操
作部２０によつて操作出力値をアツプまたはダウ
ンさせるが、このときCPU１１はＡ／Ｍモード
切換部１７より出力されるモード切換信号を入力
ポート２１を介して検知しているので、Ｍモード
からＡモードに切換わるときのバンプレス切換え
に備えてバツクアツプ計器３側のホールドアンプ
３４の出力をリードバツクし、Ｄ／Ａ変換回路１
５に供給している。つまり、デイジタルコントロ
ーラ１側は、Ｍモード側、バツクアツプ計器３側
のホールドアンプ３４出力をリードバツク信号３
５によつて受けて、Ｄ／Ａ変換回路１５の出力を
バツクアツプ計器３の出力と一致するようにトラ
ツキング動作を行なうものである。従つて、Ｍモ
ード→Ａモードへの切換えはバンプレス切換え可
能となる。

次に、デイジタルコントローラ１がＡモード
時、バツクアツプ計器３側をＣモードからＬモー
ドに切換えてバツクアツプ計器３側で手動操作を
行なう例について述べる。この場合、Ｃモード切
換部３１からのＬモード切換信号によつてバツク
アツプ計器３側のＣ／Ｌ切換スイツチ３２がＬ側
に切換えられ、またデイジタルコントローラ１の
Ｃ／Ｌ切換スイツチ１９がＬ側に切換えられる。
この結果、デイジタルコントローラ１側のホール
ドアンプ１６は、バツクアツプ計器３側のリード
バツク信号３５を直接受けてトラツキング動作を
行ない、バツクアツプ計器３側でのＬモードから
Ｃモードへの切換えに備えている。この時、デイ
ジタルコントローラ１は、Ｃ／Ｌモード切換部３
１からのＬモード切換信号を入力するポート２１
を介して検知しているので、リードバツク信号３
５をＡ／Ｄ変換回路１２から取込んでＤ／Ａ変換
回路１５に供給している。従つて、バツクアツプ
計器３側がＬモードからＣモードに切換えたと
き、Ｌ／Ｃ切換スイツチ１９がＣ側に接続されて
もＤ／Ａ変換回路１５の内容とホールドアンプ３
４の出力を一致させることができる。

以上の動作は、デイジタルコントローラ１がＭ
モードでバツクアツプ計器３側がＬモードのとき
も同じである。なお、バツクアツプ計器３側は、
Ｌモード時、ローカル側アツプ・ダウン用手動操
作部３３を手動操作して直接操作出力側をアツプ
またはダウンさせる。

以上要するに、デイジタルコントローラ１側に
Ｃ／Ｌスイツチ１９を設けた理由は、デイジタル
コントローラ１がＭモード、バツクアツプ計器３
がＬモードの時にバツクアツプ計器３側で手動操
作を行なつた場合、デイジタルコントローラ１側
で前記手動操作によるホールドアンプ３４の出力
にトラツキングさせるようホールドアンプ１６に
供給するためである。このＣ／Ｌスイツチ１９が
ないと、デイジタルコントローラ１側は、Ｍモー
ド時にＡ／Ｍ切換スイツチ１８によつてＤ／Ａ変
換回路１５からホールドアンプ１６への経路が断
たれるため、自己のホールドアンプ１６をトラツ
キングさせることができず、ひいてはバンプレス
切換えができなくなる。

〔背景技術の問題点〕

しかし、以上のようなシステムにおいては、次
のような事が問題点として指摘されている。

バツクアツプ計器３がＬモード時のバンプレ
ス切換のためのトラツキング動作は、Ｄ／Ａ変
換回路１５とホールドアンプ１６の２つの機能
ブロツクに対して行なわれており、２つの機能
ブロツクが正常な場合のみバンプレス切換機能
は正常となる。したがつて仮に正常に動作する
か否かを診断しようとするとデイジタルコント
ローラ１側のＣ／Ｌ切換スイツチ１９により、
２つの機能ブロツクが切離されているため、
各々の機能ブロツクを独立に診断する必要があ
り、診断手段が複雑になる欠点がある。

また、Ｄ／Ａ変換回路１５とホールドアンプ
１６との間にスイツチ要素が２つあり（スイツ
チ１８，１９）、出力系の信頼性に欠けている。

また、デイジタルコントローラ１側は、
CPU１１その他の異常時に、Ｍモード側に切
換えて手動操作を行なうが、このときバツクア
ツプ計器３側がＬモードになつており、かつバ
ツクアツプ計器３側に操作員がいないときには
デイジタルコントローラ１側で操作端５を操作
できないという問題がでてくる。

バツクアツプ計器３側に上位のデイジタルコ
ントローラ１側の異常を知る手段がない。

バツクアツプ計器３側の診断手段が備えられ
ていない。

〔発明の目的〕

本発明は以上のような点に着目してなされたも
ので、デイジタルコントローラはＡモードおよび
Ｍモードの何れでも同一のトラツキング動作を行
ない得、デイジタルコントローラのＤ／Ａ変換回
路の出力系よりスイツチを除去して信頼性を高め
ることができ、また上位デイジタルコントローラ
の異常時、バツクアツプ計器側の操作員が操作端
を誤まつて急変されることがなく、またバツクア
ツプ計器側の異常をも診断できるデイジタルコン
トローラのバツクアツプシステムを提供すること
にある。

〔発明の概要〕

本発明は、デイジタルコントローラ側において
は、CPUにより求めた操作出力値をアツプ・ダ
ウンカウンタおよびＤ／Ａ変換回路を通してバツ
クアツプ計器側に送出し、またデイジタルコント
ローラ側に異常診断機能を設け異常時に機能異常
信号を出力する構成とする。一方、バツクアツプ
計器側は、前記Ｄ／Ａ変換回路の出力をＣ／Ｌ切
換スイツチを介してホールドアンプにホールドし
て操作端を操作可能とするとともに、リードバツ
ク信号としてデイジタルコントローラ側に送出
し、また前記機能異常信号またはバツクアツプ側
Ｃ／Ｌモード切換部の信号で強制的にＣ／Ｌ切換
スイツチをＬ側に切換えてデイジタルコントロー
ラ側またはバツクアツプ側で直接操作出力値をア
ツプまたはダウンさせうるデイジタルコントロー
ラのバツクアツプシステムである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について第２図を参照
して説明する。なお、同図において第１図と同一
部分には同一符号を付して詳しい説明は省略す
る。本発明に係るシステムは、デイジタルコント
ローラ１とバツクアツプ計器３とを有し、Ａモー
ドの時にセンサ４からのプロセス測定値に基づい
て操作端５を操作制御する点は従来と変らない。

以下、従来と比較して特に異なる点を述べる
と、 (1) デイジタルコントローラ１は、従来のような
Ｄ／Ａ変換回路１５、スイツチ１８，１９およ
びホールドアンプ１６よりなるデータ出力系に
変えて、CPU１１′から導出される内部バス１
０１を利用してパラレルデータをアツプ・ダウ
ンカウンタ１０２にセツトし得る構成とすると
ともに、このアツプ・ダウンカウンタ１０２の
出力を同じく内部バス１０３を通して直接Ｄ／
Ａ変換回路１５に入力可能にし、よつて従来の
ようなスイツチ切換手段をなくしてデイジタル
コントローラ１から操作出力値を出力するよう
にしたこと。

(2) また、デイジタルコントローラは、上記構成
に加えて、前記アツプ・ダウンカウンタ１０２
とコントローラ側アツプ・ダウン用手動操作部
２０との間にＡ／Ｍ切換スイツチ１８′を介挿
し、手動操作によつてアツプ・ダウンカウンタ
１０２にアツプまたはダウンし得るようにし、
ＡモードおよびＭモードのいかんに拘らず統一
したトラツキング動作によつてバンプレス切換
を実現したこと。

(3) また、デイジタルコントローラ１側の異常を
監視し、異常時にバツクアツプ計器３側をＬモ
ードに切換える構成であること。具体的には、
CPU１１′の動作を監視する異常監視回路１０
４と、前記内部バス１０１に接続され、CPU
１１′でＡ／Ｄ変換回路１２′またはＤ／Ａ変換
回路１５の故障、バンプレス切換機能の支障等
が生じていると判断したとき、機能異常信号Ｓ
１を出力する出力ポート１０５と、前記異常監
視回路１０４および出力ポート１０５の何れか
ら出力される機能異常信号Ｓ１をデイジタルコ
ントローラ１側からバツクアツプ計器３側へ送
出するオア回路１０６とを備えている。前記異
常監視回路１０４は、例えばワンシヨツト回路
およびこの回路の外付用CR時定数回路とを有
し、CPU１１′のチエツク用回路などから所定
時間ごとに発生すべき所定の信号の有無などを
検知して機能異常信号Ｓ１を発生するものであ
る。

(4) コントローラ側アツプ・ダウン用手動操作部
２０のアツプまたはダウン信号はデイジタルコ
ントローラ１側のアツプ・ダウンカウンタ１０
２だけでなく、デイジタルコントローラ１の異
常時などにそのバツクまたはアツプ信号をバツ
クアツプ計器３側にも送出する構成であるこ
と。

(5) デイジタルコントローラ１側にデイジタルコ
ントローラ１の出力とバツクアツプ計器３の出
力の何れかを表示できるようにしたこと。具体
的には、手動または前記オア回路１０６の出力
によつてＬ側に切換えられ、デイジタルコント
ローラ１の正常時にはＣ側に切換えられる表示
切換スイツチ１０７と、この表示切換スイツチ
１０７を介して操作出力値を表示する出力指示
計１０８とを備えている。

(6) 次に、バツクアツプ計器３は、オアゲート１
１１を設け、デイジタルコントローラ１から出
力される機能異常信号Ｓ１またはＣ／Ｌモード
切換部３１の出力の何れかを通してＣ／Ｌ切換
スイツチ３２を切換制御するとともに、その切
換制御信号Ｓ２をデイジタルコントローラ１の
入力ポート２１に送出するものであること。

(7) また、バツクアツプ計器３は、アンドゲート
１１２を有し、バツクアツプ計器３側がＬモー
ドでありかつ機能異常信号Ｓ１が発生している
とき、デイジタルコントローラ１のアツプ・ダ
ウン用手動操作部２０によつてバツクアツプ計
器３側の操作出力値をアツプまたはダウンでき
る構成であること。

(8) また、オアゲート１１３を設け、このゲート
１１３の一方入力端にアンドゲート１１２の出
力端、他方入力端にバツクアツプ側アツプ・ダ
ウン用手動操作部３３がそれぞれ接続され、か
つオアゲート１１３の出力端をＣ／Ｌ切換スイ
ツチ３２のＬ側に接続し、オアゲート１１３に
よつてデイジタルコントローラ１およびバツク
アツプ計器３の何れでも手動操作できる構成で
あること。

(9) さらに、バツクアツプ計器３において機能異
常信号Ｓ１のラインに異常表示灯１１４を設
け、上位デイジタルコントローラ１の異常を確
認できる構成である。

次に、以上のように構成されたシステムの作用
について説明する。今、デイジタルコントローラ
１がＡモード、バツクアツプ計器３がＣモードに
設定されている。この状態においてデイジタルコ
ントローラ１は、センサ４で検出されＡ／Ｄ変換
回路１２′でデイジタル化されたプロセス測定値
とRAM１３に記憶されている目標値とをCPU１
１′で比較し、これら両者の偏差を例えばPID制
御アルゴリズムに従つて零とするような操作出力
値を求め、これをアツプ・ダウンカウンタ１０２
に書き込む。従つて、このアツプ・ダウンカウン
タ１０２の内容はＤ／Ａ変換回路１５でアナログ
値で変換されてバツクアツプ計器３側のＣ／Ｌ切
換スイツチ３２およびホールドアンプ３４を経て
操作端５に与えられる。

次に、デイジタルコントローラ１がＡモードか
らＭモードに切換えたとすると、アツプ・ダウン
カウンタ１０２は内容を保持しているのでバンプ
レスに切換えることができる。CPU１１′は、
Ａ／Ｍモード切換部１７のＭモード切換信号を入
力ポート２１を介してＭモードになつたことを検
知しているので、アツプ・ダウンカウンタ１０２
への書き込み動作を中止する。このＭモードにお
ける手動操作はコントローラ側アツプ・ダウン用
手動操作部２０によつて行なう。即ち、この手動
操作部２０の手動操作によつてアツプ・ダウンカ
ウンタ１０２をアツプまたはダウンさせ、操作出
力値を制御する。このとき、CPU１１′は、バツ
クアツプ計器３の出力をリードバツク信号Ｓ３に
よつて監視している。何れにせよ、Ｍモード時の
操作出力値はアツプ・ダウンカウンタ１０２で保
持しているので、再びＭモードからＡモードに切
換わつてもバンプレスに切換えることができる。

次に、デイジタルコントローラがＡモードの
時、バツクアツプ計器３側をＬモードに切換えて
手動操作する場合について説明する。デイジタル
コントローラ１は、Ｃ／Ｌモード切換部３１から
オアゲート１１１を介してＬモード切換信号Ｓ２
を入力ポート２１で受けるので、バツクアツプ計
器３がＬモードに切換えたことを検知することが
できる。このとき、CPU１１′は、バツクアツプ
計器３の出力をリードバツク信号Ｓ３によつて
Ａ／Ｄ変換回路１２′から取り込み、アツプ・ダ
ウンカウンタ１０２をトラツキング動作している
ので、バツクアツプ計器３がＬモードからＣモー
ドに切換えたとしてもバンプレス動作を行なうこ
とになる。

同様に、デイジタルコントローラ１がＭモー
ド、バツクアツプ計器３がＬモードからＣモード
に切換えた場合でも、デイジタルコントローラ１
は、アツプ・ダウンカウンタ１０２をトラツキン
グ動作させているので、バンプレス動作となる。

一方、デイジタルコントローラ１の異常時、異
常監視回路１０４および出力ポート１０５の何れ
から機能異常信号Ｓ１が発生される。バツクアツ
プ計器３側は、その機能異常信号Ｓ１を受けてそ
の異常状態を異常表示灯１１４に表示するので、
バツクアツプ計器３側でデイジタルコントローラ
１側の異常を容易に知ることができる。また、デ
イジタルコントローラ１側の機能異常信号Ｓ１は
オアゲート１１１を介してＣ／Ｌ切換スイツチ３
２に与えられるので、バツクアツプ計器３側は強
制的にＬモード側に切換えられる。つまり、従
来、バツクアツプ計器３側の操作員は、上位デイ
ジタルコントローラ１の異常を知らずにＬモード
にて手動操作を行なつて再びＣモードに切換えた
とき、機能停止していたデイジタルコントローラ
１の出力とホールドアンプ３４の出力とが異なる
ことにより、デイジタルコントローラ１の出力に
よつて操作端５が急変せられることがあつたが、
異常表示灯１１４の表示および強制的なＬモード
の切換によつてそれを防ぐことができる。なお、
この実施例では、異常表示と強制Ｌモード切換と
がペアの関係で説明したが、これらの機能の何れ
か一方だけ設けたものでもよい。

さらに、上位デイジタルコントローラ１の異常
時、デイジタルコントローラ１側のアツプ・ダウ
ン用手動操作部２０のアツプまたはダウン信号を
アンドゲート１１２およびオアゲート１１３を経
てホールドアンプ３４に与えることができ、よつ
てデイジタルコントローラ１側から直接操作端５
を操作できることになる。このとき、デイジタル
コントローラ１側は機能異常信号Ｓ１によつて
Ｌ／Ｃ切換スイツチ１０７がＬ側に切換えられて
いるので、出力指示計１０８にはバツクアツプ計
器３のリードバツク信号Ｓ３を表示させることが
できる。なお、Ｌ／Ｃ切換スイツチ１０７は手動
によつて切換えてもよい。

次に、バツクアツプ計器３の診断は、Ａ／Ｄ変
換回路１２′を介して取り込んだバツクアツプ計
器３のリードバツク信号Ｓ３とＤ／Ａ変換回路１
５からの自身の出力信号Ｓ４とを比較して行な
う。この診断動作は、デイジタルコントローラ１
がＡモード、バツクアツプ計器３がＣモードの時
に定期的に実施される。

なお、デイジタルコントローラ１は、自身の出
力信号Ｓ４を読み取ることにより、アツプ・ダウ
ンカウンタ１０２とＤ／Ａ変換回路１５の診断を
同時に行なうことができる。すなわち、自身の出
力系が正常であるという前提のうえで、バツクア
ツプ計器３の診断が有効になるからである。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成したので、次のよう
な種々の効果を奏する。

デイジタルコントローラは、アツプ・ダウン
カウンタを設け、CPU側およびＡ／Ｍ切換ス
イツチを介して手動操作部によつてアツプまた
はダウンできるので、デイジタルコントローラ
のＡモードおよびＭモードのいかんに拘らずト
ラツキング動作を統一的に行なうことができ
る。

デイジタルコントローラの出力系はアツプ・
ダウンカウンタおよびＤ／Ａ変換回路によつて
構成され、従来のようなＡ／Ｍ切換スイツチお
よびＬ／Ｃ切換スイツチを除去したので、信頼
性を高めることができる。

デイジタルコントローラの異常時、異常信号
を出してバツクアツプ計器側の異常表示灯を表
示させ、また強制的にＣ／Ｌ切換スイツチをＬ
モードに切換えるので、バツクアツプ計器側の
操作員がデイジタルコントローラ側の異常時に
誤まつてＬモードからＣモードに切換えて直ち
にＬモードに戻されるので、操作端を急変させ
ることがない。

デイジタルコントローラは、自身が異常であ
つてもバツクアツプ計器の出力を見ながらデイ
ジタルコントローラ側から直接手動操作するこ
とができる。

デイジタルコントローラは、バツクアツプ計
器の異常を診断できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来システムの構成図、第２図は本発
明に係るデイジタルコントローラのバツクアツプ
システムの一実施例を示す構成図である。 １……デイジタルコントローラ、３……バツク
アツプ計器、４……センサ、５……操作端、１
１′……CPU、１２……Ａ／Ｄ変換回路、１５…
…Ｄ／Ａ変換回路、１７……Ａ／Ｍモード切換
部、１８′……Ａ／Ｍ切換スイツチ、２０……ア
ツプ・ダウン用手動操作部、２１……入力ポー
ト、３１……Ｃ／Ｌモード切換部、３２……Ｃ／
Ｌ切換スイツチ、３３……アツプ・ダウン用手動
操作部、３４……ホールドアンプ、１０２……ア
ツプ・ダウンカウンタ、１０４……異常監視回
路、１０５……出力ポート、１０７……Ｌ／Ｃ切
換スイツチ、１０８……出力指示計、１１１，１
１３……オアゲート、１１２……アンドゲート、
１１４……異常表示灯。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ａ／Ｄ変換回路を介して取込んだデイジタル
   化されたプロセス測定値と目標値とをCPUによ
   つて比較しその偏差を縮小するような操作出力値
   を求めて出力するデイジタルコントローラと、こ
   のデイジタルコントローラをバツクアツプするバ
   ツクアツプ計器とを有するバツクアツプシステム
   において、 前記デイジタルコントローラは、コントローラ
   側自動・手動モード切換部のモード切換信号によ
   つて切換制御される自動・手動切換スイツチの手
   動側端子に接続されたコントローラ側アツプ・ダ
   ウン用手動操作部と、自動モード時に前記CPU
   にて求められた操作出力値がカウント値として書
   込まれるとともに手動モード時に前記コントロー
   ラ側アツプ・ダウン用手動操作部のアツプ・ダウ
   ン信号で前記カウント値がアツプ・ダウンするア
   ツプ・ダウンカウンタと、このアツプ・ダウンカ
   ウンタのカウント値をアナログ化して新たな操作
   出力値として出力するＤ／Ａ変換回路と、デイジ
   タルコントローラの異常時に機能異常信号を出力
   する異常信号発生手段とを有し、 前記バツクアツプ計器は、前記Ｄ／Ａ変換回路
   にセンタ／ローカル切換スイツチを介して接続さ
   れたホールドアンプと、このホールドアンプから
   出力される操作出力値を操作端および前記Ａ／Ｄ
   変換回路へ供給する手段と、前記機能異常信号ま
   たはバツクアツプ側センタ・ローカルモード切換
   部のローカルモード切換信号によつて前記セン
   タ／ローカル切換スイツチを強制的にローカル側
   に切換えるローカルモード切換手段と、前記セン
   タ／ローカル切換スイツチがローカル側であると
   き、前記コントローラ側アツプ・ダウン用手動操
   作部またはバツクアツプ側アツプ・ダウン用手動
   切換部によつて前記ホールドアンプの操作出力値
   をアツプ・ダウンさせる手動操作手段とを有する
   ことを特徴とするデイジタルコントローラのバツ
   クアツプシステム。