JPS5875202A - 複合計算機システム - 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】 ｆａｌ　　発明の分野 本発明は複数の発ｄユニットから構成される発車プラン
トを統括的に監視制御する計算機システムに関するもの
である。

（１））従来技術の説明 １１１年、計′ｇ磯を使用したプロセス制御卸システム
においてはその１′イ幀性を向上させる目的で計算機を
多重化構成した複合計算機システムが用いられている。

第１図は従来の複合計算機システムの構成をブロック図
に示したもので、図では一つの発心プラントの監視制御
機能を２Ｍ化Ｆｊｌ成された計算！幾で処理する１易合
を示す。図において、１，２は夫々オンラインリアルタ
イム処理を行う′−Ｆ計に、Ｆ＊（以Ｆ計算機と称する
）、３は１，２の計算機間の相互の情報伝達を行うイン
ターフェース装置すなわち計算機間１′＃報伝達装置、
５は切替装置４を介して計算機１，２からの情報の出力
或いは計′に機へ外部から情報と１〜で渡すべき人力の
人力手段として使用される周辺装置、７は計算機１゜２
とのｌｉｄにて発車プラント８のプロセスデータの入出
力処理を行なうプロセス人出力ｍ＆である。

ここで切替装置４は計算機１或いは２から与えられる切
替指令を基に、周辺装置５を計算・１幾１若しくＩは計
算・幾２へ切替え接続するものである。また切替装置６
は同様に、計算機ｌ或いは２から与えられる切替指令を
基に、プロセス入出力装置７を計Ｗ８！１若しくは計算
機２へ切替え接続するものである。

かかる構成において、１市常はプロセス入出力装置７は
切替装置６によって図示の如く計算機１側に接続されて
おり、又周辺装置は同様に切替装置４によって図示の如
く計算機２側に接続されている。よって上述のような構
成の計算機システムでは、発電プラント８の監視制御を
行なうにあたって必要な機能を大きく２つにわけて、夫
々の計算機が２つの機能のうち一方を分担して処理する
という、いわゆるロードシェアの形態とすることができ
る。すなわち、上記２つの機能のうちの一方は周辺装置
にかかわる機能、つまり計算機と発電プラントの運転操
作員の間のマン−マシンコミュニケーションにかかわる
機能、もう一つの機能は発心プラントと計算機との間の
プロセスデータの処理にかかわるものである。以下に具
体的な内容について記述する。

計算機１はＩｔｈ常プロセス人出力装置７を介して発心
プラント８からのプロセスデータの人力処理を実行する
。人力されたデータは計算機１にて必要に応じたｒｔｎ
工が行われ、その結果を貯える。データ入力用とは、例
えば４気信号で入力されたものｉ　Ａ／Ｄコンバータを
介してディジタル値に変換し、更に工学単位系へ変換す
る処理をいう。そして、入力されたデータがその人力点
に関して計算機１が予めメモリに貯えている制限１直を
逸脱しているか否かの判定を行ない、その結果としての
犬態をメモリに記憶する等も、データ加工という。又計
算機１は発電プラント８の運転操作をオペレータに代っ
て実行する自動化機能を有しており、計算機１は読み込
んだプロセス人力を基に実行すべき自動コ崖転操作とし
てのプロセスへの出力の内容とタイミングを判断し、プ
ロセス入出力装置７を介して発磁プラント８へ運転操作
指令を出力する。

一方、計算機２は計算機ｌが読み込んだプロセス人力デ
ータを、計算機量情報伝達装置３を介して取り込み、切
替装置４を介して周辺装置５へ出力する。周辺装置とし
ては、一般にはタイプライタ−、カラーＣＲＴ表示装置
６、キーボードコンソール装置等を用いるものが多い。

例えば運転員から、あるプロセスデータの内容のＣＲＴ
表示装置への表示要求が、周辺装置のうちデータ入力用
として設けられているキーボードコンソール装置からな
されると、その要求が切替装＠４を経由して計算機２に
読込まれる。この要求を読み込むと計算機２は、計算機
１にてプロセス入出力装置７を介して読み込まれメモリ
に貯えられているプロセスデータを、計算機量情報伝達
装置を介して取り込む。

そしてその内容をＣＲＴ表示装置へ表示すると云う機能
を実行する。

更に上述の計算１１！システムでは２台の計算機のうち
の一方が何らかの理由で停止した１易合、残るもう一台
の計算機が停とした計算機の機クヒをバックアップし処
理をｄｌＡ続して行なう。例えば計算機１が故障して停
止した場合、計算機２は切替え装装置６に対して、その
接続を計算機ｌ側にはっているものを計算機２ＩＩＩＩ
へ切替え要求を出し、計ｗ、機２は本来の機能である周
辺装置の処理に加えて、計Ｘ磯ｌのプロセス入出力処理
機能をも実行する。

これにより一台の計′ｌＬ機停止の状態でも計算機シス
テムとしての機能である＠邂プラント８の監睨制却は：
迷続できるようになっている。しかし、現処にはバック
アップのＬ＆態では計算機２の負荷はＩｌｌ大するので
、処理スピードが低下する等の（良能ダウンは避けられ
ない。

以上述べた従来の複合計算機システムは単一の発電ユニ
ットをもつ発電プラントに対してのものである。１市常
、儀ゼ、プラントは少なくとも年−回プラントを停止５
亡て定期点倹を実施すること／）１定められており、又
計算機システムも年１回システムを停止ヒさせて定期点
検を行う必要がある。単一の発電ユニットからなる発心
プラント向けの計算機システムは、発電プラントが年−
回の定期点倹のため停止する期間に合わせて、システム
を停止させ点検を行えばよいので、計算機の保守に関し
ては同ら問題はなかった。

しかし、近年、複数の発！ｊ−ニットから構成される発
電プラントを統括的に監視制御することを目的とする計
算機システムを要求される様になって来ている。上述の
様な複合系の計算機システムで、その様な発電プラント
を統括監視制御することは以下に述べる様な点で問題が
ある。

（１）　　プロセス入出力点数、周辺装置数の増大によ
り計算機の処理内容が格段に増えるため、１台計算機停
止の状態では残りの１台で機能を全うすることは困難に
なる。特に計算機の負荷状況にかかわりなく一定の高速
周期でプロセスデータを従来の指示計、記録針釜に連続
的に運転畝への情報として提供すると云う機能の必要性
がでてきている。

（２）発電ユニットが複数あった場合、且つ発心プラン
トの定期点検はユニット毎にシリーズに実施され発１プ
ラントとしては年間を通して停止することがないと云う
ケースでは（１）で述べた状況と合わすて考えると、計
算機を停止させることは許されなくなってくる。すなわ
ち年１回計算機を停［ヒして定期点検を行うことはプラ
ントの運用上、支障が出てくる結果となる。

ｆｃｌ　　発明の目的 本発明の目的は、榎数発電ユニットからなる消磁プラン
トを複数台の計算機で監視制御するものにおいて、一つ
の発電ユニットの定期点検時にそれと合わすて、ある計
算機を点検する場合や、ある計算機が故障して停止した
し烏合に、発電プラントの監視制御の機能を損なうこと
なく円滑に監視制御を行なえるようにした複合計算機シ
ステムを得るにある。

（ｄ）発明の構成 この目的を達成するため、本発明においては、複数発心
ユニットからなる発電プラントの統括監視制御を行なう
複数台の計算機を設け、少なくとも一台の計算機は優先
度の高い処理を専用で処理するようにｔし、他の計算機
は通常の監視制御機能を分担するようにして、優先度の
高い処理を行なっている計算機を点検するときあるいは
故障したときは、残りの計算機のうちある計算機をその
に先度の高い処理の専用機とし、他の残りの計算機で通
常の監視制御機能を分担するように構成する。

（ｅ）　　発明の実施例 以下、第２図および第３図に示す一実施例を参照して本
発明を説明する。第２図は本発明における複合計算機シ
ステムの構成をブロック的に示したものでちる。この一
実施例では計算機を３台設けた場合のものを示している
。１〜８は第１図に示した複合計算機システムの構成要
素と同等のものである。９は共有メモリ、１０は第３の
電子計算機、１１は切替装置、１２は高速プロセス入力
装置、１３は切替装置、１４は周辺装置である。

本発明における構成では、従来と同等の機能を実行しな
がら、第３の電子計算機１０にて高速プロセス入力装置
１２により切替装置１１を経由して発電プラント８のプ
ロセス量を読み込み、切替装置１３を経由して周辺装置
１４にその読み造本データをアウトプットする機目目を
有している。共有メモリ９は３台の電子計算機１，２．
１０にて計算機量情報伝達装置を経由せずに直接データ
の読込み、瞥込みが可能なメモリ装置である。

本発明による複合計算機システムで監視制御する発はプ
ラント８は複数台の発電ユニットによりｆＡ成されてシ
リ、それが一式の発電プラントとして扱われるという特
殊な形態を有するものである。

個々の尾・１ユニツトは第３因に示す様な構成となって
いる。以下に発電ユニットの概略の説明を行う。空気圧
縮機３（月で圧縮された圧縮空気は、燃料（Ｔ、ＮＧ）
と共に燃焼室３０２で高温高圧の燃焼ガス３１２と々す
、ガスタービン３０３に入りガスタービン３０３が駆動
される。ガスタービン排ガス３］；（ケ熱交換器３０４
に入り、循環水３１６を７１０熱し最後は排出ガス３１
５となる。熱交換器、３０４で加熱さルアを循環水３１
６は蒸気、（１７となり蒸気タービン３０６を駆動し復
水Ｂ＜３ｏｒに入り、再度循環水３１６として熱交′ｓ
＆器３０４へ供給される。ガスタービン３０３、蒸気タ
ービン３０６で発生した回転トルクは、同軸で回転する
発心機３０５に伝達され、これによって・−力が発生す
る。図における発電プラント８は上述の活Ｌｔ：Ｌニッ
トがｙ数台設置さル、複数台の発１ユニツトが全て定格
運転されている状態でプラントとしての定格状態にある
ように構成されている。すなわち橡数台（ｎ台）運転で
１００％ロード運転、１台停止の状態で−ｘｌｏＯ％ロ
ード運転である。

このような方式の発電プラントのねらいは、排熱利用に
よる発電効率の向上と、中間負荷火力としての運用が要
求される場合の、中間負荷時の効率向上にあるといえる
。すなわち、Ｑ　ｉ！ユニットｍ（ｍ＜ｎ）台停止の場
合、この発電プラントは一−Ｘ　１００　％　の中間負
荷をとることになるが、各発電ユニット自体は各々定格
運転状態であり、最高の効率で運転されるので、プラン
トとしては中間負荷であっても、大精な効率低丁につな
がらない。これに対して、上記発電プラントと同一の発
゛亀容−緻をもつ大型火力プラントを上記と同様の中間
負荷で運転した場合の効率はかなり低いものになり、そ
の意味で、複数発電ユ、、ニットから成る発電プラント
のメリットがあるといえる。すなわち、本発明による複
合計算機システムで監視制御する発電プラントは、本来
檗−発電エニットの規模の発電プラントを、上述の鎌な
高効率の発１プラントとして実現するためｎ個の発電ユ
ニットに分割して一つの発電プラントとしたものである
。

このような発電プラントを対象とする統括的な監視制御
機能として要求されるものには、従来一般的に適用され
ているデータロギング機能、プラントの自動運転機能、
マン−マシンコミュニケーション機能等に加えて、プロ
セスデータの表示機能がある。これは、近年は運転葭の
負荷軽減策としてプラントの運転室にある監視制御盤の
縮少化の一貫として、盤面上の指示計、記録計の計算機
化が要請されており、このためにカラーＣＲ，Ｔ表示装
置へのプロセスデータの表示機能が多く取り入れられる
ようになってきているからである。このようなデータ表
示機能は、従来の指示計、記録ｄ４並みの更新スピード
をもったものでなければならないため、従来機９目とし
て有していたデータ表示、更新（機能とは比較にならな
い高速性を要求されている。しかもその高速性は計算機
の全体負衝に影譬されてはならないものであることは勿
論である。

一般に、プロセス計算機においては、プラントの大きな
状態変化、例えばプラントのトリップ事故発生時等では
、極めて多数のプロセス人力に状態変化が発生するので
、その処理のため計算機ロードはピークに達する。した
がって、ある程度処理スピードが遅くなるのは避けられ
ないものとされている。しかしながら上述のように、指
示計、記録計を計算機化した機能は、もともとは計算機
とは独立に機能していたもので、上記のようなプラント
の大きな状態変化に対しても計算機ロードとは無関係に
、充分にプロセス変化ＶＣ追従していたものであり、こ
れを計算機化することで従来の性能を犠牲にすることは
許されないことである。

一方、既に述べたｎ個の発電ユニットから成る発電プラ
ントの定期点検の方法はプラントの構成の特殊性を活か
して、次に述べるように行うことができる。一般に発電
プラントは年−回の定期点検が義務づけられているが、
ｎｌ向の発−ユニットを一つづつシリーズに定期点検す
る方法をとれば、発−プラントとしては停止さすること
なく、全発電ユニットの点険つまり発電プラントの点検
を実施させることができる。これは、発電グランド全体
を統括監視制御する電子計ｎ機システムは年間を通して
機能を停止することはできない条Ｅ＋にあることを示す
。本発明による複合計算機システムは、上述したような
制約条件を克服し得るものとして考えられたものである
。

本発明では３台の計算機１，２．１０で各々機能を分担
しながら、発電プラント８の統括的監視制御を行う。計
算機の統括監ＰＭ制＃機１士として有しているのは、既
に述べたデータロギング機能、自動運ｌｌ１ｉ峨能、マ
ン−マシンコミュニケーション１幾能及びプロセスデー
タ高速表示機能である。データロキング機能、自動運転
機能、マン−マシンコミュニケーション機能は２台の計
算機１及び２で分担処理する。−上記３つの機能はそれ
ぞれ発電プラント８と計算機との間の入出力処理部分と
、周辺装置群５と計算機との間の入出力処理部分とを有
しているので、上記２台の計算機ｌ及び２の分担として
は、計算機ｌはプロセス入出力にかかわる機能を分担し
、計算機２け周辺装置に関する入出力にかかわる機能を
実行するものとする。そして計算機相互間のデータのや
りとシは共有メモリ９と計算機量情報伝達装置を介して
行うものとする。

高速の情報伝達を必要とする場合には共有メモリ９を介
して行い、比較的優先度の低い情報伝達は、計算機量情
報伝達装置９を介して行うものとしておく。これは、ハ
ードウェアの性能として共有メモリ９を使用する方が簡
便でかつ高速にデータ処理し得るからであり、又計算機
量情報伝達ｉ、ｆ装置３を併用する理由は、経済性の向
−ヒと共有メモリ９の物理的な制約条件を補うためであ
る。

さて、計算機１は切替装置６（常時は計算機１側に切替
えられている）を介し、発電プラント８からプロセス入
力を読み込んだり、或匹は計算機から発電プラント８に
対しリン−出力を行うことができる様になっている。又
計算機２は切替装置４（常時は計算機２側へ切替えられ
ている）を介して周辺装置群５に対しデータを出力した
り、或いは運転員がキーボード等を介して、計算機に対
ｌ−で出す要求内容を読みこんだりする０ここ１では従
来機能の１説明で述べた内容と同じでちる。本システム
では第３の計算機ｌＯを導入し、計算機機能の中の一つ
でちる高床プロセス入力処１機能を行わせて（へる。第
３の計算機１０は切替装置１１（１市常は計算機１０へ
接続されている）を介１−で、高速プロセス人力装置１
２により発信１プラント８からプロセス着を読み込むこ
とができる。又その高速周期で読み込んだプロセスデー
タを必要二Ｃ応じてυロエしたＥで、切替装置１３（通
常は計算機１０１１１ｔｌへ接続されている）を介して
高速プロセスデータ表示装置群１４に表示させ、発信１
プラント８の運転員に対し情報として提供する。

ここで高速プロセス人力として読み込むデータとしては
アナログ１及びディジタル信号がある。

アナログ量としては変化速度の速い圧力、流量。

４圧、シ流等を主として扱う。比較的変化速度の遅い温
度などは高速アナログ人力装置を特に介する必要もない
ので、これらはプロセス人出力装置７を介して読み込む
。しかしながら高速アナログ人力として読込んだデータ
との関連性を高速プロセスデータ表示装置群１４に出力
する必要があるので、そのようなデータは、計算機ｌで
入力処理された情報を、共有メモリ９を介して取り込み
、高速プロセスデータ表示装置群１４に対して表示出力
することが可能なようになっている。

一方、ディジタル信号についても高速の周期的な読み込
みで処理する。計算機ｌによる通常のディジタル信号の
読み込みは、状態変化発生による計算機への割込み信号
発生でディジタル入力の処理を行っている。この方式は
、通常の状態ではディジタル信号の状態変化に対して極
めて高いレスポンスを示すが、プラントのトリップと云
った様な大きなイベント発生時には、極めて多くの割込
み信号が発生するので、その処理は飽和状態に達するた
め、レスポンスの遅れが生じることは避けられない。そ
れに対し、高速の周期的読込みで処理する場合には前述
の様な大きなイベント発生でも処理としては通常の状態
における処理を継続しておればよく、計算磯処哩の応答
性としては差が出ないというメリットがある。この様な
セリ方を採用できる理由としては第３の計算機１０はプ
ロセスデータ表示専用として設けられているからである
。

さて、上記３台の計算機１，２．１０は何らかの原因で
故障したり、或いは申期点演のため意図的に停止させた
りすることがあるが、本発明では３台のうちのどれか１
台が停止しても機能ａ続が可能なものとなっている。１
台停止した場合の機能継続のやり方の原則は、計算機１
．２の機能は相互にバックアップすることにより対処し
、計算ｊ［ｌＯの機能は常に１台の計算機に専用で実行
さするものとしている。

いま計算機１が停止したとすると、その情報が計算機量
情報伝達装置３を経由して伝えられ、計算機２は切替装
置６に対してその接続を計算機２側に切替えるよう指令
を出し、Ｆｔｉ算機２は以降本来の機能に／ＪＯえて、
計算機ｌが実行していた機能をもバックアップして実行
する。この時、ｄＦ算機ｌＯ側は何の影響も受けること
は無く機能を継続することができる。計算機２が停止し
た場合には同様に計算機ｌが計算機２の機能をバックア
ップし、２台分の処理を継続して実行する。勿論この時
は、切替装置４，６は両方共計算機ｌ側に接続される。

次に計算機１０が停止した場合には、まずその情報が共
有メモリ９を介して計算機１に伝えられる。計算機１は
その情報を共有メモリ９を介して計算機２にも伝える。

計算機１は、切替え装置６に対しては計算機２側への接
続指令を出し、又切替え装置１１．．１３に対しては計
算機１側へ接続を切替える。すなわち、計算機１は自分
の本来の機能である通常のプロセス入出力にかかわる処
理を、あたかも計算機１が停止したかの毎く放棄し、計
算機２でそのバックアップ処理を行わせ、計算機１自身
は停止したｉｔｔ算機１０のかわりに高速プロセス人力
処理及びそのデータ表示を高速プロセス人力装置１２と
高速プロセスデータ表示装置１４を介して実行するもの
である。

ｆｆ）発明の効果 以上述べたように、１台の計算機が停止した１箱合でも
残りの２台の計算機で機能継続が可能となる。また、計
算機が２台の処理に移行しても、その応答性に変化があ
っては困る高速プロセス人力処ａＦ！Ａ能は相変わらず
１台の計算機で専用で処理されるため、応答性は維持可
能である。また、計算機１．２の相互のバックアップ機
能は従来から行われていたものであり、その処理方法に
関する゛） １．技術的な問題はないので、簡単で信頼性の高い腹合
ｉｔ　ｎ：４システムとすることができる。

結果として、ｎ個の発電ユニットから成る′＠電プラン
ト８が実質的に年間を通して一度も停止することがなく
ても、計算機としては順次１台づつ定期点検を行っても
、機能的な障害は起こり得ない。また、プロセス入出力
装置７，１２　、周辺装置５．１４等の点検は従来より
２重化或いは代替装置によるバックアップ等が行われて
おり点検上の障害にはならない。

以上述べたように、本発明では複数台の計算機による複
合計算機システムにより、どの１台の計算機が停止して
も予め決められた機能分担で残りの計算機機浦奪続する
ため、年間を通してプラントが停止しないという上述の
様な発心プラントの統括的監視制御に適用し、充分その
機能を行い得る特徴を有しているものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の複合針Ｓ機システムのブロック構成図、
＠２因は本発明の複合計算機システムのブロック構成図
、第３図は本発明の監視側一対象であるプラントの一ユ
ニットを示すブロック図である。 １．２．１０　　計算機　　　　３　情報伝達装置４．
６，１１．１３　　・切１負装置　５，１４・・周辺装
置７　プロセス入出力装置 １２　　高速プロセス人力装置 ８　・発電プラント　　　９・共有メモリ（７３１７）
　　代理人　弁哩士　則　近　憲　佑　（ほか１名）第
１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数発電ユニットからなる発車プラントを機数台の計算
   機で監視制御するものにおいて、前記監視制御のための
   処理のうちで優先度の高いものを専用で処理する計算機
   を設け、他の計算機には通常の監視１）ｔ制御を機能分
   担して処理さぜ、前記優先度の高い処理を行なっている
   計算機６１停＋Ｅしｆｃときは、残りの計算機のうち予
   め宇められた特電の計算機にその優先度の高い処理を行
   なわせ、他の残りの計算機で前記通常の監視制御機能を
   分担するようにしたことを％徴とする複合計算機システ
   ム０