JPS6034156B2

JPS6034156B2 - 信号診断方法

Info

Publication number: JPS6034156B2
Application number: JP50098232A
Authority: JP
Inventors: 利勝根田; 春郎河原
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1975-08-13
Filing date: 1975-08-13
Publication date: 1985-08-07
Also published as: JPS5222451A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は例えば原子力発電所における燃料交換プラット
フオームの制御系に与えられる位置入力信号の信頼性を
向上させ得る信号診断方法に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

例えば原子力発電所の燃料交換設備（プラツトフオーム
）を自動化するに当って、燃料交換プラットフオームの
位置をプラツトフオームに取付けられたピニオンと、走
行レールに取付けられたラッ外こよりシャフトヱンコー
ダを回転し、シヤフトェンコーダの出力を電子計算機に
読込み、その位置によってプラツトフオームを目標位置
へ位置決め制御するようにしている。

第１図はこのような制御系のブロック構成を示すもので
、１は制御対象（燃料交換プラットフオーム）２の位置
を検出するシャフトェンコーダ、３は予め記憶してある
目標値又は外部指令部４からの指令値とシャフトエンコ
ーダーから出力されれるフィードバック信号との偏差を
計算処理する電子計算機、５はこの電子計算機３の計算
結果を制御信号として加えられ、制御対象２を駆動する
駆動制御機構である。

また、第２図はその具体例として原子力発電所の燃料交
換プラットフオームの制御装置の構成を示すもので、制
御対象である燃料交換装置１１は位置検出装置（シャフ
トェンコーダ）１２、燃料交換プラツトフオーム１３、
プラツトフオーム制御装置１４、プラットフオーム駆動
装置１５、プラットフオーム駆動モーター６、位置検出
装置バッファ回路１７およびオペレータコンソール１８
からなる。

また電子計算機１９は記憶装置２０、演算制御装置２１
、プロセス入力装置２２およびプ。セス出力装置２３か
らなる。上記燃料交換プラットフオーム１３は一般にブ
リッジ、トロリ、ホィストの３種の駆動機構を有してお
り、ブリッジとトロリを駆動することによって原子炉を
燃料プール間の２次元的位置を制御し、またホィストを
駆動して燃料の巻上げ、巻下げを行なうものである。

この３種の駆動制御を行なうには、駆動対象が該燃料を
つかんでいるという特殊条件から制御動作には特に高信
頼性、安全性が必要とされる。しかるに、制御動作につ
いては各制御機器の信頼性もさることながら、制御の主
パラメータである位置入力について大きく依存している
。また上記位置検出装置１２は燃料交換プラットフオー
ム１３のブリッジ位置を検出するもので、その相互の機
構関係は第３図ａ，ｂに示す如くなっている。

すなわち、第３図ａ，ｂにおいて、ブリッジはブリッジ
台車３１に取付けられた駆動モータ３２の回転によって
駆動車輪３３を回転し、走行レール３４上を走行する。
また走行レール３４とは別個に又は一緒に取付けられた
位置検出用のラック３５と噛み合ったピニオン３６に結
合されているシャフトェンコーダ３７で回転を検出し位
置を検出する。この位置の検出方法としては駆動モータ
３２により直接シャフトェンコーダ３７を回転させても
よいことは言うまでもない。次にシャフトェンコーダか
ら位置検出信号を得るための構成と動作原理について説
明する。シャフトェンコーダはシャフトの位置検出器で
あり、光電式検出器である。シャフトェンコーダは第４
図に示すように透明部分と不透明部分から成る円板を細
合せてある。一般にｎ個の透明部分と不透明部分とから
なる円板と、（ｎ−１）個の透明部分と不透明部分とか
らなる円板を重ねる。今、簡単のためにｎ＝４として例
を説明する。第４図において、（ｎ−１）＝３の円板を
固定とし、ｎ＝４の円板を回転させるものとする。第４
図において、ａ〜ｇまで簡単のために１５ｏずつ回転円
板を順に回転させた場合を示してあるが、回転円板を今
、時計方向に回転させた場合、２つの円板を重ねた結果
出来るパターンにおいて、最も明るい（透明部分の多い
）パターン部分を【１）とすれば、その１８０ｏ反対方
向には最も暗い（不透明部分の多い）パターン肌が現わ
れる。ここでパターン（ｌ｝は回転円板が時計方向に回
転するにしたがってやはり図示矢印方向則ち、時計方向
に回転する。第４図ではａからｇまで回転円板を９０ｏ
回転させているが、この間にパターン（ｌ）は丁度３６
０ｏ回転している。即ち、このようなシヤフトエンコー
ダでは回転円板の回転数をｍ回転させ、回転円板の透明
、不透明パターン数をｎ個とすると、重ね合せたパター
ンｐはＰ＝ｎ・ｍ回転する。

このとき、（ｎ）個の円板を回転させると、パターンｐ
の回転は回転円板と同一方向となり、（ｎ−１）個の円
板を回転させると、パターンｐの回転方向は回転円板と
逆方向となる。

而して、このようなシャフトェンコーダにより位置を検
出するには第５図ａ，ｂに示すように光源用ランプ５１
から出た光は回転円板５２と固定円板５３とからなる透
明、不透明パターンを通過し、フオトセル５４に到達し
、パターンにより通過光量が増減し、それに応じた出力
電圧を発生する。

これをアンプ５５などを介して増幅したりして出力を得
るようにしてある。これらの出力をフリップフロップ等
によりコード化して２進数（ＢＩＮＡＲＹ）や２進化１
０進数（ＢＩＮＡＲＹＣＯＤＥＤＤＥＣＩＭＡＬ）とし
て用いる。したがって、このようなプロセス制御系にお
いて、前述したようなシャフトェンコーダ等の検出装置
から出力される並列信号を制御対象の帰還信号として読
み込み制御を行なうにあたっては検出データが最も重要
なパラメータであり、シャフトェンコーダ信号の議込み
時に誤読が生ずればその入力信号の信頼性が損なわれ、
制御系の信頼面および安全面において大きな問題となる
。

〔発明の目的〕

本発明は上記のような問題点に対処すべ〈なされたもの
で、検出装置から出力される並列信号の不揃いによる読
み込み誤りを排除してプロセス制御系の信頼および安全
性を向上させることができる信号診断方法を提供するに
ある。

〔発明の構成〕

本発明ではこのようなシャフトェンコーダ等の検出装置
から出力される並列信号を電子計算機や数値制御装置ま
たはその他の計算装置により予定の時間間隔で繰返し狐
回読み込み、その信号パターンが連続して２Ｋ回一致す
ることで前記並列信号が整定されていることを確認する
ことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明による信号診断方法の一実施例について第６
図および第７図を参照しながら説明する。

第６図ａは２進数の場合の信号パターンの一例を示すも
ので、この信号は第１図においてシャフトェンコーダ１
から電子計算機３に帰還信号として入力される並列信号
である。

この例では信号が４ビットよりなる場合である。０〜３
ビットの信号はいずれも“０”と“１”とを繰返して値
が順次大きくなっていくが、このとき各ビットの信号は
電気回路の時定等により、ｔ，，ｔ２の様な時間的遅れ
を生ずる。

これらの時間的遅れは電気的な素子の特性のバラッキ、
調整等の誤差により若干異なることが考えられ、したが
って各ビットの信号は第６図ｂに示すように不揃いとな
ることがある。このような信号の不揃いが整定する時間
をＴとし、最も変化周期の遠い信号（例えば０ビット）
の変化時間をｔとすると、ｔ＞Ｔである場合（このよう
なケースが主体）には次のような方法により議込みの誤
りを防ぐことができる。

第６図ｂにおいて、読込みタイミングのａ，ｂ，ｃ，ｄ
で読込んだ場合の入力値は次の表の如くなる。これはシ
ャフトェンコーダの出力信号値としては“０１１ｒから
“１００びに変化するが、その間に“０１１びや“００
０びの様な信号を論込みタイミングによっては謙込んで
しまうことを意味する。このような読込みエラーとある
タイミングｂ，ｃで読み込んだ場合に次のように信号パ
ターンをチェックする。第７図は論込みタイミング■〜
■を示すもので、この議込みタイミングにより、次に示
す表のようなケースがある。

第７図から明らかなように信号変化の過渡状態であるタ
イミング■を排除すればよい。

上記表でケース｛ィ｝では■と■の読込み信号パターン
が一致している。

ケース‘。｝では■と■の信号パターンが一致している
。またケース（ィーでも■と■の信号パターンが一致し
ている。さらにケース８はケース（ィ｝と同機の場合で
ある。したがって、信号をＱの時間、間隔をおいて、繰
返し、読込み、そのうち連続した２回の読込み信号パタ
ーンが一致していることを確認することにより、タイミ
ング■のような読込み値を排除できる。

信号をばの間隔で連続して最大４回読込むのであるが、
そのうち連続した２回の同一信号パターンを読込んだら
、そこで読込みは正しく行なわれたので、繰返し議込み
をやめ、その値を謙込み値とする。

即ち、一般にＫ回連続した読込み信号パターンが一致し
ていることを確認するためには最大狐回の繰返し読込み
を行なえばよい。最大２Ｋ回読込む間にＫ回の連続同一
論込み信号パターンが現われたら読込みをやめ、その値
を読込み値とする。最大松回の繰返し議込みでＫ回の連
続した同一パターンが現われなかった場合には、読込み
はタイミング■のような状態を排除できなかったことで
あり、入力信号の故障と判断する。従って、このような
本発明の一実施例による信号診断方法を原子力発電所の
該燃料交換装置の制御装置に適用するにあたっては、第
８図に示すような制御回路とすればよい。即ち、第８図
は第２図に示す自動燃料交換装置の制御系ブロックで示
したもので、電子計算機側においては目標位置Ｇと前述
したような信号診断を行なう診断要素Ｆからの診断化帰
還信号とを比較してその位置偏差Ｍを制御要素Ａに加え
る。この制御要素Ａの制御出力を診断要素Ｆからの信号
が入力される制御要素Ｃの出力（リミットＰ）と比較し
て速度設定Ｎを得、さらにこれを診断要素Ｆからの信号
が入力される制御要素Ｄの出力（変化率心）と比較して
速度偏差Ｑを得る。この速度偏差Ｑを診断要素Ｆから出
力されるブロック信号Ｓと共に制御要素Ｂに加え、この
制御要素Ｂより駆動信号Ｒを得るようにしている。なお
、時間診断要素日こは後述の位置検出器の出力が帰還信
号Ｋとして制御要素Ｅを介して入力されるようになって
いる。一方プラツトフオーム側においては制御要素Ｂか
の駆動信号Ｒを受けるとプラットフオーム駆動モー夕Ｇ
が駆動し、その駆動力によりプラットフオーム日を動作
させる。

このブラットフオーム日が動作するとその位置を位置検
出器１が検出し、その検出信号を帰還信号Ｋとして電子
計算機側へ送られる。このように本実施例の方法を原子
力発電所の該燃料交換装置に適用することにより、第２
図からも明らかなようにプラットフオームの位置を位置
検出装置１２で検出し、バッファ回路１７、プロセス入
力装置２２を介して電子計算機の演算制御装置２１に読
込ませ、ここで位置入力に対して信号診断を行なわせれ
ば、プラツトフオームの位置決めの信頼度向上と制御系
の安全性を高めることができる。

なお、原子力発電所の自動燃料交換装置は原子力発電所
における使用済燃料の取り出し、交換及び新燃料の装荷
、また他炉内設置器具等の取扱いに用いられるものであ
る。以上は原子力発電所の自動燃料交換装置におけるシ
ャフトェンコーダの信号診断方法について述べたが、こ
の方法による信号の適用範囲は広く実施できるものであ
る。

第９図は電子計算機と端末装置間における通信回線を用
いたデータ伝送の一例を示したものである。即ち、第９
図において、９１は電子計算機、９２は回路制御装置、
９３は変調及び復調装置、９４は通信回路、９５は変調
及び復調装置、９６は端末制御装置、９７は端末装置で
ある。而してこのようなデータ伝送系において、例えば
端末装置９７からの送信の場合には端末装置９７の信号
を端末制御装置９６を介して変調及び復調装置９５に入
力し、信号を２進直流並列信号から交流直列信号に変調
して通信回線９４を介して受信側の変調及び復調装置９
３に伝送する。

この変調及び復調装置９３により交流直列から２進直流
並列信号に復調し、この信号を回線制御装置９２を介す
るなどして電子計算機９１に読み込むのである。このよ
うな場合、受信側の変調及復調装置８３による２進直流
並列信号の特性には、先に述べたシャフトェンコーダ信
号と同様な信号の立上り、立下り時における過渡状態が
生ずる。

したがって、電子計算機９１に鈴込む場合、本発明によ
る信号診断方法を用いることにより、議込みデータの確
認が出来る。この信号診断方法はこの適用例にとどまら
ず、一般に並列信号を取扱う装置において、すべて適用
できることは言うまでもない。第１０図は制御装置に本
発明の一実施例による信号診断方法を適用した場合の一
例を示すものである。即ち、第１０図において、１０１
は目標値と帰還信号との偏差が入力される電子計算機側
の制御要素、１０２はこの制御要素１０１の制御出力１
０３がスイッチ１０４を介して入力されるプロセス側の
制御要素、１０５はこの制御要素１０２の制御出力によ
り制御される制御対象、１０６はこの制御対象１０５の
出力を主帰還信号１０７としてスイッチ１０８を介して
入力される制御要素、１０９はこの制御要素１０６の制
御出力が入力され前記制御要素１０１に制御ブロック信
号を、また目標値との突き合せ信号として診断化帰還信
号を送出する診断要素である。第１０図におけるフィー
ドバック制御の例では制御系の主帰還信号１０７を読込
む装置である電子計算機に読込むのであるが、この際に
本発明の一実施例による信号診断方法を用いた診断要素
１０９を介して主帰還値を読込み、その結果を診断化帰
還信号として用いる。

一方診断検索１０９による診断の結果、主帰還信号１０
７に故障があるとされた場合には、診断要素１０９より
制御ブロック信号を制御要素１０１に出すなどしてその
結果を制御出力１０３としてプロセスに出力し、制御系
をブロックすることにより、主帰還信号の異常による制
御系の誤動作を防止する。このような適用例は第１０図
に示すようなフィ−ドバック制御系に限らず、オープン
ループ制御、プログラム制御等にも利用できることは言
うまでもない。

以上述べた例は、いずれも信号を電子計算機に入力し、
計算処理する方法についてであるが、本発明の一実施例
による信号診断方法は数値制御装置やその他の計算装置
にも適用できる。

第１１図は数値制御装置に適用した例を示すもので、サ
ーボシステム１１１からの動作指令により動作する工作
機械１１２の動作位置を位置検出器１１３により検出し
、その検出信号をサーボシステム１１１に加えると共に
信号診断要素１１４に加える。この信号診断要素１１４
では前述したような信号の診断を行ない、その出力を演
算装置１１５に記憶装置１１６からの記憶内容と共に加
える。演算装置１１５ではこれらの入力をもとに演算を
行ない、その結果をパルス分配装置１１７に与えてパル
ス信号を得、これを前記サーボシステム１１１に加えて
前述のような動作を行なわせる。なお、本発明は上記し
且つ図面に示す実施例のみに限定されず、その要旨を変
更しない範囲内で種々変形して実施できるものである。

〔発明の効果〕以上述べたように本発明によれば、検出装置から出力さ
れる並列信号の不揃いによる読み誤りを排除してプロセ
ス制御系の信頼および安全性を高めることができる信号
診断方法が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシャフトヱンコーダを用いた一般の制御系を示
すブロック構成図、第２図は原子力発電所における燃料
交換装置（プラットフオーム）の制御装置を示すブロッ
ク構成図、第３図ａ，ｂは第２図の位置検出装置と他の
機構との相互関係を説明するための構成図、第４図はシ
ャフトェンコーダの動作原理を説明するための図、第５
図ａ，ｂは光電式シャフトェンコーダの構成図、第６図
および第７図は本発明による信号診断方法の一実施例を
説明するための信号パターン図、第８図は本発明の信号
診断方法の一実施例を燃料交換プラットフオームの制御
装置に適用した場合の一例を示すブロック横成図、第９
図は本発明による信号診断方法の一実施例をデータ伝送
システムに適用した場合の一例を示すブロック構成図、
第１０図は本発明による信号診断方法の一実施例を一般
の制御系に適用した場合の一例を示すブロック構成図、
第１１図は本発明による信号診断方法の一実施例を数値
制御暦に適用した場合の一例を示すブロック構成図であ
る。１１…・・・燃料交換装置、１２…・・・位置検出装置
、１３・・・・・・燃料交換プラットフオーム、１４…
・・・プラットフオーム制御装置、１５・・…・プラッ
トフオーム駆動装置、１６・・・・・・駆動モー夕、１
７・・・…バッファ回路、１８……オペレータコンソー
ル、１９…・・・電子計算機、２０・・・・・・記憶装
置、２１・・・…演算制御装置、２２・・・…プロセス
入力装置、２３・…・・プロセス制御系出力装置、Ａ，
Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ・・・・・・制御要素、Ｆ・・・・・・
診断要素、Ｇ・・・・・・プラットフオーム駆動モータ
、日・・…・プラットフオーム、１・・・…位置検出器
。第１１図第１図第２図第３図第４図第１０図第５図第６図第７図第９図図〇船

Claims

【特許請求の範囲】

１プロセス制御系における制御対象の被制御信号を検
出する検出装置から出力される帰還信号を並列信号とし
て読み込んで前記制御対象を制御する装置において、前
記検出装置からの並列信号を予定の時間間隔で繰返し２
Ｋ回読込み、その信号パターンが連続してＫ回一致する
ことで前記並列信号が整定されていることを確認し、前
記２Ｋ回の読込みでＫ回の連続した一致が現われなかつ
たときは故障と診断するようにしたことを特徴とする信
号診断方法。