JPH0830962B2 - 階層型高信頼化装置 - Google Patents
階層型高信頼化装置Info
- Publication number
- JPH0830962B2 JPH0830962B2 JP60072255A JP7225585A JPH0830962B2 JP H0830962 B2 JPH0830962 B2 JP H0830962B2 JP 60072255 A JP60072255 A JP 60072255A JP 7225585 A JP7225585 A JP 7225585A JP H0830962 B2 JPH0830962 B2 JP H0830962B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- control
- control device
- level
- hierarchical
- high reliability
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B9/00—Safety arrangements
- G05B9/02—Safety arrangements electric
- G05B9/03—Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Safety Devices In Control Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、火力又は原子力発電所の制御装置に係り、
特に低価格で高信頼を得るのに好適な階層型高信頼化装
置に関する。
特に低価格で高信頼を得るのに好適な階層型高信頼化装
置に関する。
火力又は原子力発電所において、プラントの稼動率を
向上させることは、発電コスト低減のために必要不可欠
である。特に制御装置のハードウエア又はシステムの不
良が原因でプラントを停止させ、稼動率を低下すること
はできる限り防がねばならない。
向上させることは、発電コスト低減のために必要不可欠
である。特に制御装置のハードウエア又はシステムの不
良が原因でプラントを停止させ、稼動率を低下すること
はできる限り防がねばならない。
一般に、稼動率を向上させるにはハードウエアの部品
を選定し、品質の高いものを使用して信頼性を向上させ
る方法と、システムを多重化，冗長化し、システム的に
向上させる方法とがある。
を選定し、品質の高いものを使用して信頼性を向上させ
る方法と、システムを多重化，冗長化し、システム的に
向上させる方法とがある。
部品レベルの信頼性向上には限界があるから、システ
ム的に向上させないと高信頼性を得ることはできない。
システム的に向上させるには手動バツクアツプ方式，待
期２重化方式,3重化方式等が一般的に良く採用されてい
る。しかしながら、多重化すればする程信頼性は向上す
るが、その分コストも上昇し、経済的ではない。
ム的に向上させないと高信頼性を得ることはできない。
システム的に向上させるには手動バツクアツプ方式，待
期２重化方式,3重化方式等が一般的に良く採用されてい
る。しかしながら、多重化すればする程信頼性は向上す
るが、その分コストも上昇し、経済的ではない。
その辺の事情を第５図と第６図に示した従来例により
説明する。第５図は原子力発電所において従来技術によ
り多重化された給水制御系のブロツク図であり、第６図
は第５図従来例における実行時間を示す図である。Ａレ
ベルは、プロセス計算機によるプラントの自動化等の制
御をＢレベルの制御装置へ指令する。Ｂレベルの制御装
置は、給水制御装置であるが、原子炉の水位と、主蒸気
流量及び給水流量等のプロセス信号とにより３要素制御
を行う。給水制御装置は、制御対象に最も近い制御装置
Ｃレベルに演算結果を送り、Ｃレベルの制御装置で最終
的に制御対象に制御信号を与える。この様な３階層の制
御構成において、信頼性をシステム的に向上させる一般
的な方法は、それぞれの制御装置を２重又は３重にする
ことである。第５図において、A,B,Cブロツクの左上に
少し見えているブロツクは、それぞれが２重化されてい
ることを表している。
説明する。第５図は原子力発電所において従来技術によ
り多重化された給水制御系のブロツク図であり、第６図
は第５図従来例における実行時間を示す図である。Ａレ
ベルは、プロセス計算機によるプラントの自動化等の制
御をＢレベルの制御装置へ指令する。Ｂレベルの制御装
置は、給水制御装置であるが、原子炉の水位と、主蒸気
流量及び給水流量等のプロセス信号とにより３要素制御
を行う。給水制御装置は、制御対象に最も近い制御装置
Ｃレベルに演算結果を送り、Ｃレベルの制御装置で最終
的に制御対象に制御信号を与える。この様な３階層の制
御構成において、信頼性をシステム的に向上させる一般
的な方法は、それぞれの制御装置を２重又は３重にする
ことである。第５図において、A,B,Cブロツクの左上に
少し見えているブロツクは、それぞれが２重化されてい
ることを表している。
しかしながら、多重化すればする程コストは上昇し経
済的でない。又、階層構成である程伝送に費す時間が長
くなり、演算速度を遅くすることになる。特にデイジタ
ル演算の方法では、サンプリング周期は、制御可否を決
める最大要因である。一般的に、制御対象の応答時間よ
り１ケタ以上短いサンプリング周期を持てば、アナログ
演算装置とほほ同等の制御が可能である。このため、サ
ンプリング周期を短くすることは、制御系構成上重要で
あり、適用可否の判断材料ともなる。
済的でない。又、階層構成である程伝送に費す時間が長
くなり、演算速度を遅くすることになる。特にデイジタ
ル演算の方法では、サンプリング周期は、制御可否を決
める最大要因である。一般的に、制御対象の応答時間よ
り１ケタ以上短いサンプリング周期を持てば、アナログ
演算装置とほほ同等の制御が可能である。このため、サ
ンプリング周期を短くすることは、制御系構成上重要で
あり、適用可否の判断材料ともなる。
第６図は、３階層構成時の演算時間を示す図である。
Ｃレベルでは、演算装置Ｃで要する演算時間TCと伝送に
要する時間T1との加算となり、演算時間は、tC＝TC＋T1
となる。ところが、Ｂレベルでは、Ｃレベルで費した演
算時間tCに自己の演算時間tBと伝送時間T2とが加算され
ることとなる。（ここでは伝送時間Ｔは異なるとして評
価しているが、伝送装置が同じであれば、同じ値T1を使
用してよい）。Ｂレベルでの演算時間はtB＝TB＋TC＋T1
＋T2となる。さらにＡレベルとなると、tA＝TA＋TB＋TC
＋T1＋T2＋T3となり、大幅に演算時間が遅れることとな
る。
Ｃレベルでは、演算装置Ｃで要する演算時間TCと伝送に
要する時間T1との加算となり、演算時間は、tC＝TC＋T1
となる。ところが、Ｂレベルでは、Ｃレベルで費した演
算時間tCに自己の演算時間tBと伝送時間T2とが加算され
ることとなる。（ここでは伝送時間Ｔは異なるとして評
価しているが、伝送装置が同じであれば、同じ値T1を使
用してよい）。Ｂレベルでの演算時間はtB＝TB＋TC＋T1
＋T2となる。さらにＡレベルとなると、tA＝TA＋TB＋TC
＋T1＋T2＋T3となり、大幅に演算時間が遅れることとな
る。
本発明の目的は、階層型制御装置のハードウエアの部
品点数を削減しながら、その演算時間を短縮し、しかも
高信頼化した階層型高信頼化装置を提供することであ
る。
品点数を削減しながら、その演算時間を短縮し、しかも
高信頼化した階層型高信頼化装置を提供することであ
る。
本願発明は、上記目的を達成するために、制御対象を
制御する下位レベルの制御装置を上位レベルの制御装置
が監視するように複数の制御装置が少なくとも２階層に
階層化されてなる階層型制御装置において、前記制御装
置が、自己のレベル以下の制御装置が入力するプロセス
量を取り込み当該プロセス量に基づき自己のレベル以下
の制御装置の制御を実行する機能を備えてなり、自己の
レベル以下の制御装置の停止時には当該制御装置の制御
機能を代替する多重系を構成している階層型高信頼化装
置を提案するものである。
制御する下位レベルの制御装置を上位レベルの制御装置
が監視するように複数の制御装置が少なくとも２階層に
階層化されてなる階層型制御装置において、前記制御装
置が、自己のレベル以下の制御装置が入力するプロセス
量を取り込み当該プロセス量に基づき自己のレベル以下
の制御装置の制御を実行する機能を備えてなり、自己の
レベル以下の制御装置の停止時には当該制御装置の制御
機能を代替する多重系を構成している階層型高信頼化装
置を提案するものである。
本願発明においては、特に、前記制御装置が、自己の
レベル以下の制御装置が入力するプロセス量を取り込み
当該プロセス量に基づき自己のレベル以下の制御装置の
制御を実行する機能を備えてなり、自己のレベル以下の
制御装置の停止時には当該制御装置の制御機能を代替す
る多重系を構成していることにより、すべてのレベルの
制御装置がダウンしないかぎり、制御対象への制御機能
がダウンしないという顕著な効果が得られる。
レベル以下の制御装置が入力するプロセス量を取り込み
当該プロセス量に基づき自己のレベル以下の制御装置の
制御を実行する機能を備えてなり、自己のレベル以下の
制御装置の停止時には当該制御装置の制御機能を代替す
る多重系を構成していることにより、すべてのレベルの
制御装置がダウンしないかぎり、制御対象への制御機能
がダウンしないという顕著な効果が得られる。
次に第１図〜第４図により、本発明の一実施例を説明
する。
する。
第１図は、本発明による階層型高信頼化装置の一実施
例を示すブロック図である。本実施例は、３階層の構成
の例であり、上位レベルの制御装置Ａ、その下位にある
制御装置Ｂ、最下位の制御装置Ｃの３階層で構成されて
いる。端末装置Ｒは、プロセスと現場で接続される。端
末装置Ｒの内部は、現場のプロセス信号を取り込む入力
回路RIと、現場の制御対象を制御する出力回路RO、さら
に、３階層の制御装置と信号多重伝送で接続する伝送装
置RTA，RTB，RTCとから構成されている。
例を示すブロック図である。本実施例は、３階層の構成
の例であり、上位レベルの制御装置Ａ、その下位にある
制御装置Ｂ、最下位の制御装置Ｃの３階層で構成されて
いる。端末装置Ｒは、プロセスと現場で接続される。端
末装置Ｒの内部は、現場のプロセス信号を取り込む入力
回路RIと、現場の制御対象を制御する出力回路RO、さら
に、３階層の制御装置と信号多重伝送で接続する伝送装
置RTA，RTB，RTCとから構成されている。
現場のプロセス信号は、プラントの状況を圧力，流
量，水位，温度，開閉状態等により把握する。例えば、
原子炉の圧力であれば、半導体検出方式等の圧力伝送器
の信号を入力回路RIに取り込む。これらのプロセス信号
を入力回路RIで信号多重伝送し、３本のインターフエイ
スバスで伝送装置RTA〜RTCへ接続する。伝送装置RTA〜R
TCは、それぞれ制御装置Ａ〜Ｃの内部の伝送装置AT〜CT
と接続され、信号を伝達する。
量，水位，温度，開閉状態等により把握する。例えば、
原子炉の圧力であれば、半導体検出方式等の圧力伝送器
の信号を入力回路RIに取り込む。これらのプロセス信号
を入力回路RIで信号多重伝送し、３本のインターフエイ
スバスで伝送装置RTA〜RTCへ接続する。伝送装置RTA〜R
TCは、それぞれ制御装置Ａ〜Ｃの内部の伝送装置AT〜CT
と接続され、信号を伝達する。
制御装置Ａ〜Ｃで演算した結果は、伝送装置を介し
て、逆に出力回路ROから出され、制御対象を制御する。
て、逆に出力回路ROから出され、制御対象を制御する。
第２図は、第１図実施例による３階層構成時の演算時
間を示す図である。端末装置Ｒからの信号を、制御装置
Ａ〜Ｃにそれぞれ同時に取り込めばＡ〜Ｃレベルの演算
装置の演算時間は自分の演算時間TA〜TCとそれぞれの伝
送時間T1，T2，T3の加算となり、大幅に短くなる。ここ
でも伝送装置が同じならば、すべてT1で計算する。
間を示す図である。端末装置Ｒからの信号を、制御装置
Ａ〜Ｃにそれぞれ同時に取り込めばＡ〜Ｃレベルの演算
装置の演算時間は自分の演算時間TA〜TCとそれぞれの伝
送時間T1，T2，T3の加算となり、大幅に短くなる。ここ
でも伝送装置が同じならば、すべてT1で計算する。
第１図の構成は制御装置の数を増やすことなく、見か
け上、３重系の構成となつている。すなわち、制御装置
Ｃが何らかの理由で停止すれば、制御装置Ｂ又はＡによ
りバツクアツプし、制御装置ＢとＣが停止しても、制御
装置Ａがバツクアツプする３重化構成である。
け上、３重系の構成となつている。すなわち、制御装置
Ｃが何らかの理由で停止すれば、制御装置Ｂ又はＡによ
りバツクアツプし、制御装置ＢとＣが停止しても、制御
装置Ａがバツクアツプする３重化構成である。
第３図及び第４図は第１図における端末装置Ｒの入力
回路RI及び出力回路ROの回路図である。
回路RI及び出力回路ROの回路図である。
第３図は４入力のアナログ回路である。０番目から３
番目の入力信号は、タイミング／内部アドレス発生回路
RITにより、入力取込み部RICH0からRICH3を介して、マ
ルチプレクサRIMPXで順次取り込まれる。それからアン
プRIAMPを通り出力増幅され、A/D変換器RIADによりデイ
ジタルの直列信号へ変換される。デイジタルの直列信号
は、メモリRIMA〜RIMCに格納される。すなわち、アナロ
グ信号はデイジタル信号へ変換されて、メモリに一定周
期毎に書き込まれる。メモリはＡ〜Ｃまであり、３倍に
増やされることとなる。メモリ上の情報を、アドレスア
クセスコントロールRIADAと入力データバツフアPIDA及
びステータスデータバツフアRISAとにより、バスを介し
て、伝送装置と接続できる。
番目の入力信号は、タイミング／内部アドレス発生回路
RITにより、入力取込み部RICH0からRICH3を介して、マ
ルチプレクサRIMPXで順次取り込まれる。それからアン
プRIAMPを通り出力増幅され、A/D変換器RIADによりデイ
ジタルの直列信号へ変換される。デイジタルの直列信号
は、メモリRIMA〜RIMCに格納される。すなわち、アナロ
グ信号はデイジタル信号へ変換されて、メモリに一定周
期毎に書き込まれる。メモリはＡ〜Ｃまであり、３倍に
増やされることとなる。メモリ上の情報を、アドレスア
クセスコントロールRIADAと入力データバツフアPIDA及
びステータスデータバツフアRISAとにより、バスを介し
て、伝送装置と接続できる。
第４図は、４個のアナログ出力を持つ出力回路であ
る。伝送装置からのデイジタル信号はバスを介して、出
力回路部へ３個の信号を取り込む。A,B,Cは階層部の制
御装置A,B,Cとそれぞれ対応した出力信号である。伝送
装置との取り合いにおいては、アドレスアクセスコント
ロールROADA,出力データバツフアRODA,演算データバツ
フアROXA,ステータスデータバツフアROSAを介して、出
力スキヤニングコントロールROCにより順次取り込み、
判定回路ROJに信号を伝達する。
る。伝送装置からのデイジタル信号はバスを介して、出
力回路部へ３個の信号を取り込む。A,B,Cは階層部の制
御装置A,B,Cとそれぞれ対応した出力信号である。伝送
装置との取り合いにおいては、アドレスアクセスコント
ロールROADA,出力データバツフアRODA,演算データバツ
フアROXA,ステータスデータバツフアROSAを介して、出
力スキヤニングコントロールROCにより順次取り込み、
判定回路ROJに信号を伝達する。
判定回路ROJは制御装置Ａ〜Ｃの状態に応じて、制御
装置Ｃが正常である場合は、Ｃの信号をD/AコンバータR
ODに出力する。制御装置Ｃが異常の場合は、Ｂを選択
し、Ｂも異常となれば、Ａを選択する。D/Aコンバータ
の出力は、出力マルチプレクサROMPXを介して、４個の
アナログ出力となる。
装置Ｃが正常である場合は、Ｃの信号をD/AコンバータR
ODに出力する。制御装置Ｃが異常の場合は、Ｂを選択
し、Ｂも異常となれば、Ａを選択する。D/Aコンバータ
の出力は、出力マルチプレクサROMPXを介して、４個の
アナログ出力となる。
以上説明した通り本発明の一実施例によれば、制御装
置を増やすことなく、多重化構成を実現でき、演算時間
も最短で処理できる高速演算がなされ、信頼性及び経済
性向上の効果は大きい。
置を増やすことなく、多重化構成を実現でき、演算時間
も最短で処理できる高速演算がなされ、信頼性及び経済
性向上の効果は大きい。
尚、本発明の上記実施例は、３階層であつたが、多階
層でも全く同様であり、各階層における演算装置が複数
個の場合も同様である。
層でも全く同様であり、各階層における演算装置が複数
個の場合も同様である。
さらに、入力回路，出力回路の点数は４点あつたが、
何点でもよいことはいうまでもない。
何点でもよいことはいうまでもない。
本発明によれば、ハードウエアの部品点数を削減しな
がら、その制御演算時間を短縮し、しかも高信頼化した
階層型高信頼化装置が得られる。
がら、その制御演算時間を短縮し、しかも高信頼化した
階層型高信頼化装置が得られる。
第１図は本発明による階層型高信頼化装置の一実施例を
示すブロツク図、第２図は第１図実施例における演算時
間を示す図、第３図は第１図実施例の入力回路の一例を
示す図、第４図は第１図実施例の出力回路の一例を示す
図、第５図は原子力発電所において従来技術により多重
化された給水制御系のブロツク図、第６図は第５図従来
例における演算時間を示す図である。 Ａ〜Ｃ…制御装置、Ｒ…端末装置、AT〜CT…伝送装置、
RTA〜RTC…伝送装置、RI…入力回路、RO…出力回路。
示すブロツク図、第２図は第１図実施例における演算時
間を示す図、第３図は第１図実施例の入力回路の一例を
示す図、第４図は第１図実施例の出力回路の一例を示す
図、第５図は原子力発電所において従来技術により多重
化された給水制御系のブロツク図、第６図は第５図従来
例における演算時間を示す図である。 Ａ〜Ｃ…制御装置、Ｒ…端末装置、AT〜CT…伝送装置、
RTA〜RTC…伝送装置、RI…入力回路、RO…出力回路。
Claims (1)
- 【請求項１】制御対象を制御する下位レベルの制御装置
を上位レベルの制御装置が監視するように複数の制御装
置が少なくとも２階層に階層化されてなる階層型制御装
置において、 前記制御装置は、自己のレベル以下の制御装置が入力す
るプロセス量を取り込み当該プロセス量に基づき自己の
レベル以下の制御装置の制御を実行する機能を備えてな
り、自己のレベル以下の制御装置の停止時には当該制御
装置の制御機能を代替する多重系を構成していることを
特徴とする階層型高信頼化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60072255A JPH0830962B2 (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 階層型高信頼化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60072255A JPH0830962B2 (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 階層型高信頼化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61231601A JPS61231601A (ja) | 1986-10-15 |
| JPH0830962B2 true JPH0830962B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=13484000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60072255A Expired - Lifetime JPH0830962B2 (ja) | 1985-04-05 | 1985-04-05 | 階層型高信頼化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0830962B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59172001A (ja) * | 1983-03-22 | 1984-09-28 | Hitachi Ltd | アナログ出力切換装置 |
| JPS59212902A (ja) * | 1983-05-18 | 1984-12-01 | Hitachi Ltd | 多重化制御装置 |
-
1985
- 1985-04-05 JP JP60072255A patent/JPH0830962B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61231601A (ja) | 1986-10-15 |
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