JPH06324702A - Control system - Google Patents

Control system

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JPH06324702A
JPH06324702A JP11467193A JP11467193A JPH06324702A JP H06324702 A JPH06324702 A JP H06324702A JP 11467193 A JP11467193 A JP 11467193A JP 11467193 A JP11467193 A JP 11467193A JP H06324702 A JPH06324702 A JP H06324702A
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JP
Japan
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control
controller
pid
controllers
output
Prior art date
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Pending
Application number
JP11467193A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Tohara
正博 戸原
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH06324702A publication Critical patent/JPH06324702A/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 正常な制御要素と、故障した制御要素とを区
別して選択したり、切り離したりする操作を行なうこと
なく、いくつかの制御要素が故障した状態でも、各機器
の制御を続行し、これによってシステムの冗長性を大幅
に向上させる。 【構成】 各PIDコントローラ2、3、4によって流
量検出装置5で得られた測定結果を取り込んで操作量を
演算し、これをバルブ制御装置6に供給してこれらの各
操作量の中間値(2番目に大きな値)に基づいてバルブ
9の開度を制御させる。
(57) [Summary] [Purpose] Even if some control elements have failed, the operation of each device can be performed without selecting and disconnecting normal control elements and failed control elements. Control continues, which greatly improves system redundancy. [Structure] The PID controllers 2, 3 and 4 take in the measurement results obtained by the flow rate detecting device 5 to calculate the manipulated variable, and supply the manipulated variable to the valve control device 6 to provide an intermediate value ( The opening degree of the valve 9 is controlled based on the second largest value).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は各種のプラントにおい
て、温度、圧力、流量などのプロセス量を所望の値に制
御する制御システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control system for controlling process amounts such as temperature, pressure and flow rate to desired values in various plants.

【0002】[0002]

【従来の技術】各種のプラントにおいて、温度、圧力、
流量などのプロセス量を所望の値に制御する制御システ
ムとして、従来、制御要素を並列化して制御の冗長度を
上げるようにしたシステムが知られている。
2. Description of the Related Art In various plants, temperature, pressure,
As a control system for controlling a process amount such as a flow rate to a desired value, a system in which control elements are parallelized to increase control redundancy has been known.

【0003】この制御システムはプラントを構成する各
機器毎に複数の制御要素を並列に配置し、各制御要素が
正常に動作するとき、各機器毎に並列に配置された各制
御要素のいずれか1つを選択して、各機器の制御を行な
い、現在選択している制御要素が故障したとき、残りの
制御要素を選択して制御を続行し、これによって各制御
要素が故障しても各機器の制御が中断しないようにして
いる。
In this control system, a plurality of control elements are arranged in parallel for each equipment constituting a plant, and when each control element operates normally, one of the control elements arranged in parallel for each equipment Select one to control each device, and when the currently selected control element fails, select the remaining control elements and continue the control, so that even if each control element fails, each The device control is not interrupted.

【0004】また、このような制御システムの他にも、
例えばプラントを構成する各機器毎に3つ以上の制御要
素を並列に配置し、これらの各制御要素の中から多数決
論理で故障した制御要素を切り離して各機器に対する制
御を続行するシステムも知られている。
In addition to such a control system,
For example, there is also known a system in which three or more control elements are arranged in parallel for each device constituting a plant, and a control element that has failed due to a majority logic is separated from these control elements to continue control of each device. ing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の各制御システムにおいては、次に述べるような
問題があった。
However, the above-mentioned conventional control systems have the following problems.

【0006】すなわち、各機器毎に並列に設けられてい
る各制御要素のうち、どの制御要素が正常で、どの制御
要素が異常であるかを判定しなければならない。
That is, it is necessary to determine which control element is normal and which is abnormal among the control elements provided in parallel for each device.

【0007】このため、このような制御システムでは、
診断機能によって各制御要素の故障有無を判定するよう
にしているが、このような診断機能では、予め予測され
る故障内容、例えば制御出力の停止などのように簡単な
故障を見つけることができるものの、近年のように、各
制御要素が複雑な動作を行なうときには、適切な診断機
能を構築することが難しく、システムの信頼性が低下し
てしまうという問題があった。
Therefore, in such a control system,
Although the presence or absence of a failure of each control element is determined by the diagnostic function, such a diagnostic function can detect a failure content predicted in advance, for example, a simple failure such as a stop of the control output. As in recent years, when each control element performs a complicated operation, it is difficult to construct an appropriate diagnostic function, and there is a problem that the reliability of the system decreases.

【0008】本発明は上記の事情に鑑み、正常な制御要
素と、故障した制御要素とを区別して選択したり、切り
離したりする操作を行なうことなく、いくつかの制御要
素が故障した状態でも、各機器の制御を続行することが
でき、これによってシステムの信頼性を大幅に向上させ
ることができる制御システムを提供することを目的とし
ている。
In view of the above circumstances, the present invention is capable of distinguishing between a normal control element and a defective control element and selecting or disconnecting them from each other, and even when some of the control elements have failed, It is an object of the present invention to provide a control system in which the control of each device can be continued and thereby the reliability of the system can be greatly improved.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、現場側に設けられたプロセス量検出装置
によって得られたプロセス信号をコントローラによって
処理して操作信号を生成し、この操作信号に基づいて制
御対象を制御する制御システムにおいて、同一のプロセ
ス信号と同一の設定値とに基づいて各々、独立して所定
の演算処理を行なって操作量を求めるコントローラと、
このコントローラから出力される各操作量に基づいて1
つの操作量を求める合成部とを備えたことを特徴として
いる。
To achieve the above object, the present invention processes a process signal obtained by a process amount detecting device provided on the site side by a controller to generate an operation signal. In a control system for controlling a controlled object based on an operation signal, based on the same process signal and the same set value, respectively, a controller that independently performs a predetermined arithmetic processing to obtain an operation amount,
1 based on each manipulated variable output from this controller
It is characterized in that it is provided with a synthesizing unit for obtaining one operation amount.

【0010】[0010]

【作用】上記の構成において、複数のコントローラによ
って同一のプロセス信号と同一の設定値とに基づき各
々、独立して所定の演算処理が行なわれて操作量が求め
られるとともに、合成部によって前記各コントローラか
ら出力される各操作量に基づき1つの操作量が求められ
て制御対象機器が制御される。
In the above structure, a plurality of controllers independently perform predetermined arithmetic processing based on the same process signal and the same set value to obtain the manipulated variable, and the synthesizing section controls the controllers. One operation amount is calculated based on each operation amount output from the control target device.

【0011】[0011]

【実施例】図1は本発明による制御システムの第1実施
例を示すブロック図である。
1 is a block diagram showing a first embodiment of a control system according to the present invention.

【0012】この図に示す制御システムはバスライン1
と、3つのPIDコントローラ2、3、4と、流量検出
装置5と、バルブ制御装置6とを備えており、各PID
コントローラ2、3、4によって前記流量検出装置5で
得られた測定結果を取り込んで操作量を演算し、これを
バルブ制御装置6に供給してこれらの各操作量の中間値
(2番目に大きな値)に基づいてバルブ9の開度を制御
させる。
The control system shown in this figure has a bus line 1
And three PID controllers 2, 3, and 4, a flow rate detection device 5, and a valve control device 6, and each PID
The measurement results obtained by the flow rate detecting device 5 are taken in by the controllers 2, 3 and 4, and the manipulated variable is calculated, and this is supplied to the valve control device 6 to provide an intermediate value (second largest value) of these manipulated variables. The opening of the valve 9 is controlled based on the value.

【0013】流量検出装置5は前記バスライン1を介し
て伝送要求指令が入力される毎に、制御対象となる流体
が流れている配管7に取り付けられた流量センサ8から
出力される流量測定結果を取り込んでこれを予め設定さ
れている形式の伝送信号に変換した後、バスライン1上
に送出して前記伝送指令を出したPIDコントローラに
供給する。
The flow rate detection device 5 outputs a flow rate measurement result output from a flow rate sensor 8 attached to a pipe 7 in which a fluid to be controlled is flowing every time a transmission request command is input via the bus line 1. Is taken in and converted into a transmission signal of a preset format, and then sent out on the bus line 1 to be supplied to the PID controller which issued the transmission command.

【0014】バスライン1は前記各PIDコントローラ
2、3、4が設置されている監視室側と、現場側に設置
されている前記流量検出装置5やバルブ制御装置6とを
接続するように敷設されており、前記各PIDコントロ
ーラ2、3、4から伝送要求指令や操作指令が出力され
る毎に、これを取り込んで流量検出装置5やバルブ制御
装置6に供給し、またこの流量検出装置5から伝送信号
が出力される毎に、これを取り込んで前記各PIDコン
トローラ2、3、4に供給する。
The bus line 1 is laid so as to connect the monitoring room side in which the PID controllers 2, 3 and 4 are installed and the flow rate detecting device 5 and the valve control device 6 installed in the site side. Every time a transmission request command or operation command is output from each of the PID controllers 2, 3 and 4, the PID controller 2, 3 and 4 is taken in and supplied to the flow rate detecting device 5 and the valve control device 6, and the flow rate detecting device 5 is also supplied. Every time a transmission signal is output from the device, it is taken in and supplied to each of the PID controllers 2, 3 and 4.

【0015】各PIDコントローラ2、3、4は各々、
予め設定されている周期(例えば、100ms)毎に、
伝送要求指令を生成し、これをバスライン1上に送出し
て前記流量検出装置5に供給し、この流量検出装置5か
ら伝送信号が出力され、この伝送信号がバスライン1上
に送出されたとき、これを取り込むとともに、PID演
算によって操作信号を生成し、これをバスライン1上に
送出して前記バルブ制御装置6に供給する。
The PID controllers 2, 3 and 4 are respectively
For each preset cycle (for example, 100 ms),
A transmission request command is generated, sent to the bus line 1 and supplied to the flow rate detecting device 5, a transmission signal is output from this flow rate detecting device 5, and this transmission signal is sent to the bus line 1. At this time, while taking in this, an operation signal is generated by PID calculation, and this is sent out to the bus line 1 and supplied to the valve control device 6.

【0016】バルブ制御装置6は前記バスライン1を介
して供給される各PIDコントローラ2、3、4からの
操作信号を取り込んで、各PIDコントローラ2、3、
4毎の最新の操作信号を記憶するとともに、予め設定さ
れている周期(例えば、200ms)毎に、各PIDコ
ントローラ2、3、4毎の最新の操作信号を相互に比較
して中間値(2番目に大きな値)に基づいてバルブ9の
開度を制御する。
The valve control device 6 takes in operation signals from the PID controllers 2, 3 and 4 supplied via the bus line 1 and outputs them to the PID controllers 2, 3 and 4.
The latest operation signal of each PID controller 2, 3 and 4 is stored for each preset period (for example, 200 ms), and the intermediate value (2 The opening of the valve 9 is controlled based on the second largest value.

【0017】次に、図1に示すブロック図を参照しなが
ら、この実施例の制御動作を説明する。
Next, the control operation of this embodiment will be described with reference to the block diagram shown in FIG.

【0018】まず、各PIDコントローラ2、3、4は
各々、予め設定されている周期(例えば、100ms)
毎に、伝送要求指令を生成し、これをバスライン1上に
送出して前記流量検出装置5に供給する。
First, each PID controller 2, 3 and 4 has a preset cycle (for example, 100 ms).
For each time, a transmission request command is generated, sent to the bus line 1 and supplied to the flow rate detecting device 5.

【0019】これによって、流量検出装置5は制御対象
となる流体が流れている配管7に取り付けられた流量セ
ンサ8から出力される流量測定結果を取り込んでこれを
予め設定されている形式の伝送信号に変換した後、バス
ライン1上に送出して前記伝送指令を出したPIDコン
トローラ2、3、4に供給する。
As a result, the flow rate detecting device 5 takes in the flow rate measurement result output from the flow rate sensor 8 attached to the pipe 7 through which the fluid to be controlled flows and transmits it as a transmission signal of a preset type. After being converted to, the data is sent to the bus line 1 and supplied to the PID controllers 2, 3 and 4 which issued the transmission command.

【0020】そして、PIDコントローラ2、3、4は
この伝送信号に基づいてPID演算を行なって操作信号
を生成し、これをバスライン1上に送出してバルブ制御
装置6に供給する。
The PID controllers 2, 3 and 4 perform PID calculation based on this transmission signal to generate an operation signal, which is sent to the bus line 1 and supplied to the valve control device 6.

【0021】一方、バルブ制御装置6は前記バスライン
1を介して供給される各PIDコントローラ2、3、4
からの操作信号を取り込んで、各PIDコントローラ
2、3、4毎の最新の操作信号を記憶するとともに、予
め設定されている周期(例えば、200ms)毎に、各
PIDコントローラ2、3、4毎の最新の操作信号を相
互に比較して中間値(2番目に大きな値)を決定し、こ
の中間値に基づいてバルブ9の開度を制御する。
On the other hand, the valve control device 6 includes the PID controllers 2, 3, 4 supplied via the bus line 1.
The latest operation signal for each PID controller 2, 3 and 4 is stored by taking in the operation signal from the PID controller 2, 3 and 4 and also to each PID controller 2, 3 and 4 every preset period (for example, 200 ms). The latest operation signals of are compared with each other to determine an intermediate value (second largest value), and the opening of the valve 9 is controlled based on this intermediate value.

【0022】これによって、例えば各PIDコントロー
ラ2、3、4が50%の操作信号を出力している状態
で、1台が故障して、100%の操作信号を出力して
も、バルブ制御装置6によってこのPIDコントローラ
から出力される100%の操作信号が無視されて中間値
である50%の操作信号に基づいてバルブ9が制御され
るため、システム上、故障したPIDコントローラの影
響を全く受けないようにすることができる。
As a result, for example, even if one of the PID controllers 2, 3 and 4 outputs a 50% operation signal and one unit fails and outputs a 100% operation signal, the valve control device Since 100% of the operation signal output from this PID controller is ignored by 6 and the valve 9 is controlled based on the intermediate value of 50% of the operation signal, the system is not affected by the defective PID controller. You can avoid it.

【0023】また、このとき、バルブ制御装置6側でど
のPIDコントローラ2、3、4が故障したのか判断す
る必要がないため、制御を大幅に簡素化することができ
る。
Further, at this time, since it is not necessary for the valve control device 6 side to judge which PID controller 2, 3, 4 has failed, the control can be greatly simplified.

【0024】このようにこの実施例においては、各PI
Dコントローラ2、3、4によって流量検出装置5で得
られた測定結果を取り込んで操作量を演算し、これをバ
ルブ制御装置6に供給してこれらの各操作量の中間値
(2番目に大きな値)に基づいてバルブ9の開度を制御
させるようにしているので、正常なPIDコントローラ
と、故障したPIDコントローラとを区別して選択した
り、切り離したりする操作を行なうことなく、いくつか
のPIDコントローラが故障した状態でも、バルブ9の
制御を続行することができ、これによってシステムの信
頼性を大幅に向上させることができる。
As described above, in this embodiment, each PI is
The measurement results obtained by the flow rate detection device 5 are fetched by the D controllers 2, 3 and 4, and the manipulated variable is calculated, and this is supplied to the valve control device 6 to obtain an intermediate value (second largest value) of these manipulated variables. Since the opening of the valve 9 is controlled based on the (value), some PIDs can be selected without distinguishing and selecting a normal PID controller and a defective PID controller. Even if the controller has failed, the control of the valve 9 can be continued, which can greatly improve the reliability of the system.

【0025】また、上述した実施例においては、バルブ
制御装置6によって各PIDコントローラ2、3、4で
演算された各操作信号のうち、中間値(2番目に大きな
値)に基づいてバルブ9の開度を制御するようにしてる
が、各操作信号の平均値に基づいてバルブ9の開度を制
御するようにしても良い。
Further, in the above-mentioned embodiment, the valve 9 is operated based on the intermediate value (second largest value) among the operation signals calculated by the PID controllers 2, 3 and 4 by the valve controller 6. Although the opening is controlled, the opening of the valve 9 may be controlled based on the average value of each operation signal.

【0026】この場合、各PIDコントローラ2、3、
4のうちの1台が故障すると、故障したPIDコントロ
ーラから出力される操作信号の値が適正な値から一時的
に変動してしまうが、システム全体がフィードバックル
ープ構成となっているため、故障したPIDコントロー
ラから出力される操作信号がプロセスに対する外乱とな
って他の正常なPIDコントローラが前記外乱を補正す
る操作信号を生成して故障したPIDコントローラの影
響を低減させることができる。
In this case, each PID controller 2, 3,
If one of the four fails, the value of the operation signal output from the failed PID controller will temporarily fluctuate from an appropriate value, but it failed because the entire system has a feedback loop configuration. The operation signal output from the PID controller becomes a disturbance to the process, and another normal PID controller can generate an operation signal for correcting the disturbance to reduce the influence of the defective PID controller.

【0027】但し、プロセスの応答が遅い場合、故障発
生の影響がある程度だけプロセスに現われてしまうた
め、このようなプロセスでは、中間値を使用してバルブ
等を制御する方が望ましい。
However, when the response of the process is slow, the influence of the occurrence of a failure appears in the process to some extent. Therefore, in such a process, it is preferable to use an intermediate value to control the valve or the like.

【0028】さらに、このような平均値を使用する方法
では、操作信号の範囲が0%〜100%であり、レンジ
オーバーのマージンがないとき、システムを冗長化する
ことができない。
Further, in the method using such an average value, the system cannot be made redundant when the range of the operation signal is 0% to 100% and there is no margin of the range over.

【0029】すなわち、故障した1台のPIDコントロ
ーラが0%の操作信号を出力しているとき、他の正常な
PIDコントローラが100%の操作信号を出力して
も、平均値を100%にすることができないため、この
ような平均値を使用するシステムでは、各PIDコント
ローラ2、3、4から出力される操作信号の範囲を−1
00%〜+200%にし、バルブ制御装置6側で平均値
を予め設定されている範囲、例えば0%〜100%にリ
ミットするのが望ましい。
That is, when one faulty PID controller outputs a 0% operation signal, even if another normal PID controller outputs a 100% operation signal, the average value is set to 100%. Therefore, in the system using such an average value, the range of the operation signal output from each PID controller 2, 3, 4 is -1.
It is desirable to set the average value to 00% to + 200% and limit the average value to a preset range on the valve control device 6 side, for example, 0% to 100%.

【0030】これによって、故障したPIDコントロー
ラが−100%の操作信号を出力しても、他の2台のP
IDコントローラが+200%の操作信号を出力するの
で、平均値を+100%にすることができる。
As a result, even if the defective PID controller outputs an operation signal of -100%, the other two PID controllers are
Since the ID controller outputs a + 200% operation signal, the average value can be set to + 100%.

【0031】また、上述した実施例においては、バルブ
制御装置6によって各操作信号の中から中間値や平均値
などの代表値を求めるようにしているが、他の装置によ
って各操作信号の中から中間値や平均値などの代表値を
求め、これをバルブ制御装置6に供給してバルブを制御
させるようにしても良い。
Further, in the above-described embodiment, the valve control device 6 obtains a representative value such as an intermediate value or an average value from the respective operation signals. A representative value such as an intermediate value or an average value may be obtained and supplied to the valve control device 6 to control the valve.

【0032】図2は本発明による制御システムの第2実
施例を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the control system according to the present invention.

【0033】この図に示す制御システムは複数の電圧出
力型のPIDコントローラ20と、複数の抵抗21とを
備えており、各PIDコントローラ20によって制御対
象プロセス23の状態を検出するセンサ24の出力(プ
ロセス変量)を各々、取り込んでPID演算を行ない、
複数の操作量を求めるとともに、各抵抗21によってこ
れらの各操作量に重み付けして合成し、これによって得
られた1つの操作量を操作端22に供給して前記制御対
象プロセス23を制御する。
The control system shown in this figure comprises a plurality of voltage output type PID controllers 20 and a plurality of resistors 21, and the output of a sensor 24 for detecting the state of a process 23 to be controlled by each PID controller 20 ( Process variable) and perform PID calculation.
A plurality of manipulated variables are obtained, the respective manipulated variables are weighted and combined by the resistors 21, and one manipulated variable thus obtained is supplied to the manipulated end 22 to control the control target process 23.

【0034】各PIDコントローラ20は各々、同一の
ハードウェアによって構成されており、予め設定されて
いる設定値を取り込むとともに、これらの各設定値と前
記センサ24から出力されるプロセス変量を取り込み、
これらの差に応じてPID演算を行なって操作量を求め
た後、これらの各操作量を対応する抵抗21を介して1
つまとめ、これを操作端22に供給する。
Each PID controller 20 is composed of the same hardware, and takes in preset setting values, and takes in these setting values and the process variable output from the sensor 24.
After the PID calculation is performed according to these differences to obtain the manipulated variables, these manipulated variables are set to 1 via the corresponding resistor 21.
In summary, this is supplied to the operating end 22.

【0035】この場合、全てのPIDコントローラ20
が正常である場合、各操作量は全て同一の値になるが、
これら各PIDコントローラ20の1つが故障して不適
切な値になると、操作端22の入力インピーダンスが充
分に高く、各抵抗21が全て同一抵抗値であるとき、各
抵抗21によって得られる1つの操作量は次式に示す値
となる。
In this case, all PID controllers 20
Is normal, all manipulated variables have the same value,
When one of these PID controllers 20 fails and has an inappropriate value, the input impedance of the operating end 22 is sufficiently high, and when all the resistors 21 have the same resistance value, one operation obtained by each resistor 21 is performed. The amount is the value shown in the following formula.

【0036】MV={(N−1)MV1+MV2}/N 但し、MV1:正常なPIDコントローラ20から出力
される操作量の値。
MV = {(N-1) MV1 + MV2} / N where MV1: the value of the manipulated variable output from the normal PID controller 20.

【0037】MV2:故障したPIDコントローラ20
から出力される操作量の値。
MV2: Defective PID controller 20
Value of manipulated variable output from.

【0038】MV :各抵抗21によって得られる1つ
の操作量の値。
MV: The value of one manipulated variable obtained by each resistor 21.

【0039】N :PIDコントローラ20の全数。N: Total number of PID controllers 20.

【0040】そして、この式は見方を変えれば、正常な
PIDコントローラ20の操作出力に、(N−1)/N
の係数がかかり、また制御対象プロセス23に対し、
(MV2/N)という外乱が入った形になっている。し
たがって、このような場合でも、Nが充分に大きな値で
あれば、フィードバック制御の機能が正常に働いて、セ
ンサ24から出力されるプロセス変量が多少の一時的に
変動しても、全体としての制御に大きな影響はない。
From a different point of view, this equation gives the normal operation output of the PID controller 20 as (N-1) / N
Is applied to the controlled object process 23,
It is in the form of a disturbance called (MV2 / N). Therefore, even in such a case, if N is a sufficiently large value, the function of the feedback control normally operates and even if the process variable output from the sensor 24 temporarily fluctuates to some extent, It has no significant effect on control.

【0041】例えば、通常時における操作量の値MVが
1〜5VDCであり、PIDコントローラ20として0
〜6VDCの出力能力があり、このようなPIDコント
ローラ20が6台あるシステムの場合、6台とも正常に
動作し、このとき全ての操作量の値MV1〜MV6が1
00%、すなわち5VDCを一定に出力した状態で安定
しているとする。
For example, the value MV of the manipulated variable at the normal time is 1 to 5 VDC, and the PID controller 20 has a value of 0.
In the case of a system having an output capacity of up to 6VDC and having six such PID controllers 20, all six operate normally, and at this time, the values MV1 to MV6 of all manipulated variables are 1
It is assumed that the output is stable at a constant output of 00%, that is, 5 VDC.

【0042】この状態で、1台のPIDコントローラ2
0が故障して一定値0Vを出力するようになれば、他の
5台のPIDコントローラ20がそれまで通り5VDC
を出力していると、全体の操作量の値MVは、 [(6−1)×5+0]/6=約4.17V に減少してしまう。
In this state, one PID controller 2
If 0 fails and outputs a constant value of 0V, the other 5 PID controllers 20 continue to operate at 5VDC.
Is output, the value MV of the total manipulated variable decreases to [(6-1) × 5 + 0] / 6 = approximately 4.17V.

【0043】しかし、システムとしてのフィードバック
制御機能が動作することにより、正常な5台のPIDコ
ントローラ20が操作量の値MV1を増加させ、上限の
6Vになると、 [(6−1)×6+0]/6=5V になって、全体としての操作量の値MVが正常時の値に
戻る。また、このことから、1〜5VDCレンジに対し
て0〜6VDCの出力が可能な場合、冗長化システムを
組むためには、最低でも6台のPIDコントローラ20
が必要になることが分かる。
However, when the feedback control function of the system operates, the five normal PID controllers 20 increase the operation amount value MV1 to reach the upper limit of 6 V, [(6-1) × 6 + 0]. / 6 = 5V, and the overall manipulated variable value MV returns to the normal value. Further, from this, when the output of 0 to 6 VDC is possible for the 1 to 5 VDC range, in order to build a redundant system, at least 6 PID controllers 20 are required.
It turns out that is needed.

【0044】また、別の場合として、1〜5VDCレン
ジに対して各PIDコントローラ20が−3〜+9VD
Cを出力できる場合、次式に示す如く3台で冗長化シス
テムを構成可能である。
In another case, each PID controller 20 has a range of -3 to + 9VD for a range of 1 to 5VDC.
If C can be output, a redundant system can be configured with three units as shown in the following equation.

【0045】[(3−1)×9+(−3)]/3=5V さらに、1〜5VDCレンジに対して−3〜+9VDC
が出力可能なPIDコントローラ20を6台使用する
と、次式に示す如く2台のPIDコントローラ20が故
障しても正常に制御可能なシステムを構成することがで
きる。
[(3-1) × 9 + (-3)] / 3 = 5V Further, -3 to + 9VDC for the 1 to 5VDC range.
If six PID controllers 20 capable of outputting are used, a system that can be normally controlled even if two PID controllers 20 fail as shown in the following equation can be configured.

【0046】 [(6−2)×9+2×(−3)]/6=5V このようにこの実施例においては、各PIDコントロー
ラ20によって制御対象プロセス23の状態を検出する
センサ24の出力(プロセス変量)を各々、取り込んで
PID演算を行ない、複数の操作量を求めるとともに、
各抵抗21によってこれらの各操作量に重み付けして合
成し、これによって得られた1つの操作量を操作端22
に供給して前記制御対象プロセス23を制御するように
しているので、正常な制御要素と、故障した制御要素と
を区別して選択したり、切り離したりする操作を行なう
ことなく、いくつかの制御要素が故障した状態でも、各
機器の制御を続行することができ、これによってシステ
ムの信頼性を大幅に向上させることができる。
[(6-2) × 9 + 2 × (−3)] / 6 = 5V As described above, in this embodiment, the output of the sensor 24 that detects the state of the process 23 to be controlled by each PID controller 20 (process Each variable) and perform PID calculation to obtain a plurality of manipulated variables,
These operation amounts are weighted and combined by the respective resistors 21, and one operation amount obtained by this is combined with the operation end 22.
Are supplied to the control target process 23 to control the control target process 23. Therefore, some control elements can be selected without distinguishing and selecting a normal control element and a defective control element. Even in the state of failure, the control of each device can be continued, which can greatly improve the reliability of the system.

【0047】また、この実施例においては、並列に接続
されるPIDコントローラ20の台数を増やすだけで、
N台中の1台だけでなく複数台のPIDコントローラ2
0が故障しても制御に支障がないシステムにすることが
でき、これによって稼動中に1台〜複数台のPIDコン
トローラ20を外してオンラインメンテナンスを行なう
ことができる。
Further, in this embodiment, simply increasing the number of PID controllers 20 connected in parallel,
Not only one of N units but also multiple PID controllers 2
It is possible to provide a system in which control is not hindered even if 0 fails, and online maintenance can be performed by removing one to a plurality of PID controllers 20 during operation.

【0048】図3は本発明による制御システムの第3実
施例を示すブロック図である。なお、この図において、
図2の各部と同じ部分には、同じ符号が付してある。
FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the control system according to the present invention. In addition, in this figure,
The same parts as those in FIG. 2 are designated by the same reference numerals.

【0049】この図に示す制御システムが図2に示すシ
ステムと異なる点は、電圧型のPIDコントローラ20
に代えて電流型のPIDコントローラ25を使用し、さ
らに操作端22に前記PIDコントローラ25から出力
される電流を電圧に変換する抵抗26を設けたことであ
る。
The control system shown in this figure differs from the system shown in FIG. 2 in that the voltage type PID controller 20 is used.
Instead of this, a current type PID controller 25 is used, and a resistor 26 for converting the current output from the PID controller 25 into a voltage is further provided at the operating end 22.

【0050】この場合、電圧型のPIDコントローラ2
0の場合には、合成出力が平均値となり、電流型のPI
Dコントローラ25の場合には、合成出力が加算値とな
ることから、電流型のPIDコントローラ25を使用す
ることにより、操作端22で電流を1〜5VDCに変換
して使用するときには、4〜20mADCを出力するこ
とができるPIDコントローラ25をN台並列に接続
し、操作端22で250Ωの抵抗26をN個並列に接続
しておけば良い。
In this case, the voltage type PID controller 2
When it is 0, the combined output becomes the average value and the current type PI
In the case of the D controller 25, since the combined output has an added value, by using the current type PID controller 25, when the current is converted to 1 to 5 VDC at the operating end 22 and used, 4 to 20 mA DC is used. It suffices to connect N PID controllers 25 capable of outputting the above in parallel, and connect 250 pieces of 250Ω resistors 26 in parallel at the operating end 22.

【0051】また、操作端22自身を4〜20mADC
で駆動する場合には、(4/N)〜(20/N)mAD
Cの電流を出力することができるPIDコントローラ2
5をN台並列に接続して用いれば良い。
Further, the operating end 22 itself is set to 4 to 20 mA DC.
(4 / N) to (20 / N) mAD when driven by
PID controller 2 capable of outputting C current
N units of 5 may be connected in parallel and used.

【0052】また、操作量の値MVをマニアルで操作す
る場合、全てのPIDコントローラ25に対し、同時に
指示を行なう必要があるが、このような場合には、PI
Dコントローラ25間の通信機能を利用して全てのPI
Dコントローラ25を同時に制御することができる。こ
の通信は別に専用のバスラインを設けても良いが、各P
IDコントローラ25の操作量ラインを通信線として用
い、各PIDコントローラ25のアナログ信号にデジタ
ル信号を重畳させて各PIDコントローラ25間の通信
を行なうようにしても良い。
When manipulating the value MV of the manipulated variable manually, it is necessary to instruct all PID controllers 25 at the same time. In such a case, PI
Use the communication function between D controllers 25
The D controller 25 can be controlled simultaneously. A separate bus line may be provided for this communication, but each P
The operation amount line of the ID controller 25 may be used as a communication line, and a digital signal may be superimposed on an analog signal of each PID controller 25 to perform communication between the PID controllers 25.

【0053】また、図2に示す第2実施例および図3に
示す第3実施例においては、汎用的に使用される電圧型
のPIDコントローラ20や電流型のPIDコントロー
ラ25を並列に接続してシステムを構築するようにして
いるが、これらの各PIDコントローラ20、25自体
を冗長化システム対応型にして、並列接続するようにし
ても良い。
Further, in the second embodiment shown in FIG. 2 and the third embodiment shown in FIG. 3, a voltage type PID controller 20 and a current type PID controller 25 which are generally used are connected in parallel. Although the system is constructed, the respective PID controllers 20 and 25 themselves may be of a redundant system compatible type and connected in parallel.

【0054】この場合、PIDコントローラ20、25
を冗長化システム対応型にする方法としては、例えば図
4(a)に示す如くPIDコントローラ20、25内部
の出力段側に固定抵抗27を配置する方法や図4(b)
に示す如くPIDコントローラ20、25の出力段側に
逆流防止用のダイオード28を配置する方法、図4
(c)に示す如くPIDコントローラ20、25の出力
端29に並列接続用端子30を設ける方法、図4(d)
に示す如くPIDコントローラ20、25の出力段側に
異常時または電源オフ時に、自己の操作量出力を切り離
すためのスイッチ31を設ける方法などがとられる。
In this case, the PID controllers 20 and 25
As a method of making the system compatible with the redundant system, for example, as shown in FIG. 4A, a fixed resistor 27 is arranged on the output stage side inside the PID controllers 20 and 25, and FIG.
As shown in FIG. 4, a method of disposing a diode 28 for preventing backflow on the output stage side of the PID controllers 20 and 25, FIG.
A method for providing a parallel connection terminal 30 at the output end 29 of the PID controllers 20 and 25 as shown in FIG.
As shown in FIG. 5, a method of providing a switch 31 for disconnecting the output of the operation amount of the PID controller 20 or 25 at the time of abnormality or power off is provided.

【0055】また、これらの冗長化システム対応方法以
外にも、例えば図5(a)に示す如くPIDコントロー
ラ20、25内部の出力段側にリレー制御回路33と、
リレー34と、読込み回路35とを設け、電源投入時
に、読込み回路35によって外部の操作量ライン36の
電圧をモニタし、このモニタ結果に基づいて自己の操作
量の値MVをその値にした後、リレー制御回路33によ
ってリレー34を制御し、自己の操作量ラインを外部ラ
インに接続し、この後通常の制御動作を行なうように
し、これによって操作量が急変しないバンプレスなPI
Dコントローラ20、25にしても良い。
In addition to the methods for dealing with these redundant systems, a relay control circuit 33 is provided on the output stage side inside the PID controllers 20 and 25 as shown in FIG. 5A, for example.
After the relay 34 and the reading circuit 35 are provided, the voltage of the external manipulated variable line 36 is monitored by the reading circuit 35 when the power is turned on, and the value MV of the own manipulated variable is set to that value based on the monitoring result. The relay control circuit 33 controls the relay 34 to connect its own manipulated variable line to an external line so that a normal control operation is performed thereafter, whereby the manipulated variable does not suddenly change.
The D controllers 20 and 25 may be used.

【0056】また、例えば図5(b)に示す如くPID
コントローラ20、25の出力側に減算器37によって
得られたプロセス量と設定値との差に基づいてPID演
算を行なうPID演算器38の出力と外部の操作量ライ
ン36との差を演算する減算回路39と、この減算器3
9の出力に基づいてPID演算を行なうPID演算器4
0とを設け、PID演算器40によって得られた操作量
(内部操作量)と、外部の操作量ライン36の操作量と
の差に基づいてPID演算を行ない、これによって得ら
れた操作量を外部に設けられた抵抗41を介して操作端
に供給するようにしても良い。
Further, for example, as shown in FIG.
Subtraction for calculating the difference between the output of the PID calculator 38 for performing PID calculation based on the difference between the process amount and the set value obtained by the subtractor 37 on the output side of the controller 20, 25 and the external manipulated variable line 36. Circuit 39 and this subtractor 3
PID calculator 4 for performing PID calculation based on the output of 9
0 is provided, PID calculation is performed based on the difference between the manipulated variable (internal manipulated variable) obtained by the PID calculator 40 and the manipulated variable on the external manipulated variable line 36, and the manipulated variable thus obtained is calculated. It may be supplied to the operating end via a resistor 41 provided outside.

【0057】また、このPIDコントローラ20、25
では、PIDコントローラ20、25の外部に抵抗41
を設けるようにしているが、図5(c)に示す如くPI
Dコントローラ20、25内部に抵抗42を設けるよう
にしても良い。
In addition, the PID controllers 20 and 25
Then, the resistor 41 is provided outside the PID controllers 20 and 25.
Are provided, but as shown in FIG.
The resistor 42 may be provided inside the D controllers 20 and 25.

【0058】そして、これらのいわゆるカスケード制御
を行なった場合、一般に、PIDコントローラ20、2
5を並列接続したときに得られる操作量の応答は制御対
象プロセスの応答に比べて非常に速いため、故障発生時
の補正動作が速くなり、プロセスに対する故障の影響を
小さくして現実的には、ほとんど制御の乱れが発生しな
いようにすることができる。
When these so-called cascade controls are performed, the PID controllers 20, 2 are generally used.
Since the response of the manipulated variable obtained when 5 is connected in parallel is much faster than the response of the process to be controlled, the correction operation at the time of failure occurrence becomes faster, and the effect of the failure on the process is reduced to be realistic. , It is possible to prevent almost no control disturbance.

【0059】また、例えば図6に示す如くマイクロプロ
セッサを時分割動作させてN個の制御機能46を持つP
IDコントローラ45を構成し、これをM個使用して、
各ループ毎に、各制御機能46を並列に接続してN(N
>M)個のループを制御するようにしても良い。
Further, for example, as shown in FIG. 6, the microprocessor is operated in a time-division manner, and P having N control functions 46 is provided.
Configure the ID controller 45, use M of this,
For each loop, each control function 46 is connected in parallel and N (N
> M) loops may be controlled.

【0060】このようにすることにより、制御対象とな
るループの数がN個であっても、M重の冗長化を行なう
場合に通常ならばN×M台のコントローラが必要となる
ところをM個のPIDコントローラ45によってN個の
ループを制御することができる。
By doing so, even if the number of loops to be controlled is N, in the case where M redundant redundancy is normally performed, N × M controllers are normally required. The N PID controllers 45 can control N loops.

【0061】また、上述した各実施例においては、シス
テムで使用する各PIDコントローラ20、25、45
のハードウェアおよびソフトウェアを同一構成にしてい
るが、これらの各PIDコントローラ20、25、41
のハードウェアおよびソフトウェアを互いに異なるもの
にしても良い。
In each of the above-mentioned embodiments, each PID controller 20, 25, 45 used in the system is used.
Hardware and software of the PID controller 20, 25, 41
Hardware and software may be different from each other.

【0062】このようにすることにより、部品のロット
不良やソフトウェアのバグなどが発生しても、システム
全体の制御を正常な状態に保つことができる。
By doing so, even if a lot of parts is defective or a software bug occurs, control of the entire system can be maintained in a normal state.

【0063】また、上述した実施例においては、PID
コントローラ20、25、41を使用して制御システム
を構築するようにしているが、他の制御演算を行なうコ
ントローラを使用して制御システムを構築するようにし
ても良い。
In the above embodiment, the PID
Although the control system is constructed by using the controllers 20, 25, 41, the control system may be constructed by using a controller that performs other control calculation.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、正
常な制御要素と、故障した制御要素とを区別して選択し
たり、切り離したりする操作を行なうことなく、いくつ
かの制御要素が故障した状態でも、各機器の制御を続行
することができ、これによってシステムの冗長性を大幅
に向上させることができる。
As described above, according to the present invention, some control elements fail without the operation of separately selecting and disconnecting a normal control element and a failed control element. Even in this state, the control of each device can be continued, and the redundancy of the system can be greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による制御システムの第1実施例を示す
ブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of a control system according to the present invention.

【図2】本発明による制御システムの第2実施例を示す
ブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the control system according to the present invention.

【図3】本発明による制御システムの第3実施例を示す
ブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a third embodiment of the control system according to the present invention.

【図4】本発明で使用されるPIDコントローラの他の
一例を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing another example of a PID controller used in the present invention.

【図5】本発明で使用されるPIDコントローラの他の
一例を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing another example of a PID controller used in the present invention.

【図6】本発明で使用されるPIDコントローラの他の
一例を示すブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing another example of a PID controller used in the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2、3、4 PIDコントローラ(コントローラ) 5 流量検出装置(プロセス量検出装置) 6 バルブ制御装置(合成部) 9 バルブ(制御対象機器) 20 PIDコントローラ(コントローラ) 21 抵抗(合成部) 24 センサ(プロセス量検出装置) 25 PIDコントローラ(コントローラ) 26 抵抗(合成部) 45 PIDコントローラ(コントローラ) 46 制御機能 2, 3, 4 PID controller (controller) 5 Flow rate detection device (process amount detection device) 6 Valve control device (synthesis unit) 9 Valve (controlled device) 20 PID controller (controller) 21 Resistance (synthesis unit) 24 Sensor ( Process amount detection device) 25 PID controller (controller) 26 Resistance (combining unit) 45 PID controller (controller) 46 Control function

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 現場側に設けられたプロセス量検出装置
によって得られたプロセス信号をコントローラによって
処理して操作信号を生成し、この操作信号に基づいて制
御対象を制御する制御システムにおいて、 同一のプロセス信号と同一の設定値とに基づいて各々、
独立して所定の演算処理を行なって操作量を求めるコン
トローラと、 このコントローラから出力される各操作量に基づいて1
つの操作量を求める合成部と、 を備えたことを特徴とする制御システム。
1. A control system in which a controller processes a process signal obtained by a process amount detection device provided on the site side to generate an operation signal and controls a controlled object based on the operation signal, Based on the process signal and the same set value,
A controller that independently performs a predetermined calculation process to obtain a manipulated variable, and 1 based on each manipulated variable output from this controller.
A control system comprising: a synthesizing unit that obtains one operation amount.
【請求項2】 前記各コントローラは演算処理によって
得られた操作量を電圧形式または電流形式で出力し、合
成部は前記各コントローラから出力される操作量を加算
または平均化して合成する、請求項1記載の制御システ
ム。
2. The controller outputs the operation amount obtained by the arithmetic processing in a voltage format or a current format, and the combining unit adds or averages the operation amounts output from the controllers to combine them. 1. The control system according to 1.
【請求項3】 前記各コントローラはマイクロプロセッ
サによって構成される複数の制御機能を持ち、各制御機
能毎に演算処理を行なって操作量を演算し、合成部は前
記各機能毎の操作量を加算または平均化して合成する、
請求項1記載の制御システム。
3. Each of the controllers has a plurality of control functions configured by a microprocessor, performs arithmetic processing for each control function to calculate an operation amount, and a synthesizing unit adds the operation amounts of each function. Or average and combine,
The control system according to claim 1.
【請求項4】 前記各コントローラは同一のプロセス信
号と同一の設定値とに基づいて各々、独立して所定の演
算処理を行ない、個別に操作信号を生成し、前記合成部
は前記各コントローラから出力される各操作信号の代表
値を求め、この代表値に基づいて制御対象機器を制御す
る、請求項1記載の制御システム。
4. Each controller independently performs a predetermined arithmetic processing based on the same process signal and the same set value to individually generate an operation signal, and the synthesizing unit outputs the operation signal from each controller. The control system according to claim 1, wherein a representative value of each output operation signal is obtained, and the control target device is controlled based on the representative value.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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