JPS592562Y2 - 冗長化入力信号源の切換装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は冗長化された入力信号源の切換装置に関するも
のである。

ボイラ自動制御装置等において、その信頼性を向上させ
るために、主蒸気流量発信器、主蒸気圧力発信器等の重
要な入力信号源の２重化が行なわれる。

従来２重化された入力信号源の一方が故障したときの切
換えは、警報に基づき運転員の手動操作により行なわれ
ていた。

その際警報は２重化信号源の信号の不一致により発生さ
れるので、運転員は警報に接すると、切換えに先立って
まずどちらの信号源が故障したのか調べなければならな
い。

そしてその間は制御装置は手動モードで運転されるが、
故障側を確認するまである程度の時間を要するので手動
運転もそれだけ長く続けられることになり、制御の品質
を維持するうえで好ましくない。

故障した信号源を自動的に判別するには、それぞれの信
号系統に、信号の微分値に基づいて信号の異常な変化を
監視する手段を設けて、微分値が規定値よりも大きくな
った方を故障と判断して正常な方に切り換えるようにす
ることが考えられる。

しかし、この手段によって故障が検出されたときは、既
に、異常に急変した信号が、次段に伝達されてしまって
いるから、次段の装置が異常信号によって甚大な影響を
受ける。

本考案の目的は、冗長化された入力信号源の切り換えを
行なうとき、信号の異常な急変を通過させずに切り換え
られる装置を提供することにある。

本考案は、 共通の被制御量に関する信号を生じる現用側の入力信号
源と待機側の入力信号源について、それぞれの信号の変
化速度が所定の限度を越えたとき変化速度を一定に制限
してそれぞれ次段に伝える第１および第２の変化速度制
限器、 これら第１および第２の変化速度制限器の入出力信号の
差をそれぞれ検出する第１および第２の偏差モニタ、 前記第１および第２の変化速度制限器の出力信号が与え
られ、常時は第１の変化速度制限器の出入信号を選択す
る切り換えスイッチ、 および、 前記第１および第２の偏差モニタの出力信号に基づいて
前記切り換えスイッチの切り換えを制御する切り換え制
御器を具備する冗長化入力信号源の切り換え装置 によって上記の目的を達成したものである。

以下図面によって本考案を説明する。

第１図は本考案実施例の概念的構成図である。

第１図において、ＴＡ、ＴＢは冗長化された入力信号源
であり、ＴＡが現用側、ＴＢが待機側である。

これらは共通の被制御量に関する信号を発生する。

ＲＡ、ＲＢは変化速度制限器、ＭＡ、ＭＢは偏差モニタ
、ＴＳは切換スイッチ、Ｃは調節計、Ｌは切換制御器で
ある。

変化速度制限器ＲＡ、ＲＢは、たとえば第３図のような
回路によって構成される。

すなわち、比較器Ｕと積分器■とがコンプリメンタリ・
トランジスタＱｌ、Ｑ２の並列回路を通じて接続され、
積分器■の出力信号Ｅｏが比較器Ｕに負帰還されるよう
になっている。

この回路において、比較器Ｕは入力信号Ｅｉと積分器Ｉ
の出力信号Ｅｏとを比較し、その大小関係に応じてトラ
ンジスタＱ１またはＱ２をオンにして、それらのコレク
タにそれぞれ与えられている正負の一定電圧子Ｅ、−Ｅ
のいずれかを積分器Ｉに入力する。

積分器Ｉの時定数は、正常時の入力信号Ｅｉの変化速度
に追従できる値に選ばれている。

この回路において、入力信号Ｅｉが正常に推移している
間は、積分器■の出力信号Ｅｏが入力信号の変化に正し
く追従しているので、入力信号Ｅｉに一致した出力信号
Ｅｏが得られる。

しかし、信号源の故障などにより、入力信号Ｅｉが異常
に急変すると、積分器■の出力信号Ｅｏはそれに追従し
きれなくなり、その時定数によって定まる一定の変化速
度で変化するようになる。

偏差モニタＭＡ、ＭＢは、たとえば第４図のような回路
によって構成される。

第４の回路は、差動増幅器Ａで２つの入力信号Ｅｌ、Ｅ
２の差を求め、その差信号を、正負の基準電圧＋Ｅｓ、
−Ｅｓがそれぞれ与えられている２つの比較器Ｕｌ、
Ｕ２に入力し、２つの比較器Ｕｌ、Ｕ２の出力信号を指
令信号として出力する。

この回路は、２つの入力信号Ｅｌ、Ｅ２の差が正負の基
準電圧子Ｅｓ、 −Ｅｓの範囲内にある間はオフレベル
の出力信号を生じているが、その範囲を越えると、越え
た方向に応じて比較器Ｕ１またはＵ２がオンレベルの出
力信号を発生する。

入力信号源ＴＡから伝えられた信号は変化速度制限器Ｒ
Ａを通して切換スイッチＴＳのＡ接点に与えられる。

入力信号源ＴＢから伝えられた信号は変化速度制限器Ｒ
Ｂを通じて切換スイッチＴＳのＢ接点に与えられる。

切換スイッチＴＳは常時はＡ側に投入され、入力信号源
ＴＡの信号を調節計Ｃに与えている。

偏差モニタＭＡ、ＭＢはそれぞれ変化速度制限器ＲＡ、
ＲＢの入出力信号の差を監視し、その結果を表わす信号
を切換制御器りに与える。

切換制御器りはこれらの信号に応じた制御信号を切換ス
イッチＴＳと調節計Ｃに与える。

変化速度制限器ＲＡ、ＲＢの設定値は、入力信号源ＴＡ
、ＴＢの正常時の予想される最大の変化速度よりわずか
に大きく定められる。

このような値はプロセスの応答特性等から容易に求める
ことができる。

入力信号源ＴＡ、ＴＢが正常に動作している間は、そこ
から伝えられる信号の変化速度は、変化速度制限器ＲＡ
、ＲＢの設定値にかからないので、変化速度制限器ＲＡ
、ＲＢはそれぞれ与えられた信号をそのまま通過させる
。

このため変化速度制限器ＲＡ、ＲＢの入出力信号をそれ
ぞれ監視している偏差モニタＭＡ、ＭＢは偏差を検出し
ない。

一方、人力信号源ＴＡ、ＴＢが故障すると、そこから伝
えられる信号はＯまたは１００％に突変するので、これ
は変化速度制限器ＲＡ、ＲＢの設定値にかかり、変化速
度制限器ＲＡ、ＲＢは信号の変化速度を設定値どおりに
制限して出力する。

このため入力信号の異常な急変は次段に伝達されない。

また、このとき、変化速度制限器ＲＡ、ＲＢの入力信号
と出力信号の間に差が生じ、これが偏差モニタＭＡ、Ｍ
Ｂで゛検出される。

切換制御器りは偏差モニタＭＡ、ＭＢの出力信号に応じ
て切換スイッチＴＳの切換えおよび調節計Ｃの制御を行
なう。

切換制御器りの詳細な構成は第２図のようになっている
。

第２図において、偏差モニタＭＡの出力と偏差モニタＭ
Ｂの出力の否定値はアンド回路１において論理積が求め
られ、その結果がラッチ・リレー２にセットされ、スイ
ッチ切換信号として切換スイッチＴＳに与えられる。

アンド回路１の出力信号はアンド回路３に直通経路と遅
延・否定経路を通じて与えられ、アンド回路３の出力信
号がホールド指令として調節計Ｃに与えられる。

偏差モニタＭＡ、ＭＢの出力信号はアンド回路４で論理
積が求められ、制御系の所要箇所に手動制御指令として
与えられる。

偏差モニタＭＡ、ＭＢの出力信号はまたオア回路５によ
り論理和が求められ、警報信号として出力される。

切換制御器りがこのようなものであるため、入力信号源
ＴＡ、ＴＢの故障の組合わせによって、それぞれ次のよ
うな動作が行なわれる。

（ＴＡ：故障、ＴＢ：正常〕 このときは偏差モニタＭＡの出力がオン、偏差モニタＭ
Ｂの出力がオフになるので゛、アンド回路１の２つの入
力信号がともにオンとなり、その出力信号がオンになり
、ラッチ・リレー２がセットされてスイッチ切換信号が
切換スイッチＴＳに与えられる。

このため切換スイッチＴＳはＢ接点側に切換わり、正常
な方の入力信号を選択して調節計Ｃに与える。

アンド回路１の出力信号がオンになったとき、アンド回
路３の出力信号も遅延・否定経路の遅延時間に相当する
間オンとなり、調節計Ｃにホールド指令を与える。

これによって調節計Ｃは、入力信号切換えの間一時的に
ホールド・モードになり、入力切換えに伴う調節出力信
号の擾乱を防いでいる。

偏差モニタＭＡの出力信号がオンになったことにより、
オア回路５を通じて警報信号が発せられる。

偏差モニタＭＡ、ＭＢの出力信号がともにオンで゛はな
いので゛、アンド回路４の出力信号はオフである。

［ＴＡ：正常、ＴＢ：故障〕 このとき偏差モニタＭＡの出力信号がオフ、偏差モニタ
ＭＢの出力信号がオンになるので、アンド回路１の２つ
の入力信号はオフとなり、その出力信号はオフである。

したがって切換スイッチＴＳの切換えは行なわれない。

ただし、偏差モニタＭＢの出力信号がオンになったこと
により、オア回路５を通じて警報信号が発生される。

アンド回路４の出力信号はオフで゛ある。

（ＴＡ：故障、ＴＢ：故障〕 このときは偏差モニタＭＡ、ＭＢの出力信号がともにオ
ンとなる。

アンド回路１には偏差モニタＭＢの出力信号が否定値と
して与えられるので、アンド回路１の出力信号はオフで
゛ある。

したがって切換スイッチＴＳの切換えは行なわれない。

しかし両偏差モニタＭＡ、ＭＢの出力信号がオンになっ
たことにより、アンド回路４の出力信号がオンになり、
手動制御指令が発せられ、またオア回路を通じて警報信
号が出力される。

このように、本考案は、冗長化信号源のそれぞれに変化
速度制限器を設けたので、それら変化速度制限器の入出
力の差によってそれぞれの信号の異常の有無を検出する
ことができ、また、現用側の信号が異常に急変してもそ
の変化は問題ない程度に緩和されて次段に伝えられる。

このため次段の信号利用装置が異常信号によって影響を
受けることが少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案実施例の概念的構成図、第２図、第３図
および第４図はその一部の詳細図である。 ＴＡ、 ＴＢ・・・・・・入力信号源、ＲＡ、 ＲＢ・
・・・・・変化速度制限器、ＭＡ、 ＭＢ・・・・・・
偏差モニタ、ＴＳ・・・・・・切換スイッチ、Ｃ・・・
・・・調節計、Ｌ・・・・・・切換制御器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 共通の被制御量に関する信号を生じる現用側の人力信号
   源と待機側の入力信号源について、それぞれの信号の変
   化速度が所定の限度を越えたとき変化速度を一定に制限
   してそれぞれ次段に伝える第１および第２の変化速度制
   限器、これら第１および第２の変化速度制限器の入出力
   信号の差をそれぞれ検出する第１および第２の偏差モニ
   タ、前記第１および第２の変化速度制限器の出力信号が
   与えられ、常時は第１の変化速度制限器の出力信号を選
   択する切換スイッチ、および、前記第１および第２の偏
   差モニタの出力信号に基づいて前記切換スイッチの切換
   えを制御する切換制御器を具備する冗長化入力信号源の
   切換装置。