JPH06324702A - 制御システム - Google Patents
制御システムInfo
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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
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- Feedback Control In General (AREA)
- Safety Devices In Control Systems (AREA)
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。
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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
例を示すブロック図である。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ら、この実施例の制御動作を説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
施例を示すブロック図である。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
される操作量の値。
【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。
から出力される操作量の値。
【0038】MV :各抵抗21によって得られる1つ
の操作量の値。
の操作量の値。
【0039】N :PIDコントローラ20の全数。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ブロック図である。
【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。
ブロック図である。
【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。
ブロック図である。
【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。
一例を示すブロック図である。
【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。
一例を示すブロック図である。
【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。
一例を示すブロック図である。
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
Claims (4)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11467193A JPH06324702A (ja) | 1993-05-17 | 1993-05-17 | 制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11467193A JPH06324702A (ja) | 1993-05-17 | 1993-05-17 | 制御システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06324702A true JPH06324702A (ja) | 1994-11-25 |
Family
ID=14643694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11467193A Pending JPH06324702A (ja) | 1993-05-17 | 1993-05-17 | 制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06324702A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010102566A (ja) * | 2008-10-24 | 2010-05-06 | Mitsubishi Electric Corp | プラント運転装置 |
| JP2010257436A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-11-11 | Chino Corp | 物理量制御装置、物理量制御方法及び物理量制御プログラム |
| JP2025536132A (ja) * | 2022-09-29 | 2025-10-31 | ジップエール | アクチュエータ制御システムの冗長サーボ装置のための結合方法、関連するシステム及び装置 |
-
1993
- 1993-05-17 JP JP11467193A patent/JPH06324702A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010102566A (ja) * | 2008-10-24 | 2010-05-06 | Mitsubishi Electric Corp | プラント運転装置 |
| US8255067B2 (en) | 2008-10-24 | 2012-08-28 | Mitsubishi Electric Corporation | Plant operation system |
| JP2010257436A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-11-11 | Chino Corp | 物理量制御装置、物理量制御方法及び物理量制御プログラム |
| JP2025536132A (ja) * | 2022-09-29 | 2025-10-31 | ジップエール | アクチュエータ制御システムの冗長サーボ装置のための結合方法、関連するシステム及び装置 |
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