JPS6220001A - プラント制御装置 - Google Patents

プラント制御装置

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JPS6220001A
JPS6220001A JP15824885A JP15824885A JPS6220001A JP S6220001 A JPS6220001 A JP S6220001A JP 15824885 A JP15824885 A JP 15824885A JP 15824885 A JP15824885 A JP 15824885A JP S6220001 A JPS6220001 A JP S6220001A
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Toshiaki Hosogai
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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】 〔発明の利用分野〕 本発明はシーケンス制御装置に係わり、系統機器単位分
散制御システムの構成に最適なドライブコントロールモ
ジュール(以下DCM:Drive controlM
oduleという)に関する。
〔発明の背景〕
従来のシーケンス制御装置はリレーまたはソリッドステ
ートによるワイヤドロシックにより構成されていたが、
少人数によるプラント運転を可能にする為の広範囲自動
化や、燃料転換に伴う石炭火力発電プラントの増加によ
るプラント補機数の増大等によりシステムが高度化、複
雑化しワイヤドロシックでシステムを構成した場合その
ハード量や配線本数は膨大な規模となる。またシーケン
スの進行表示、渋滞表示、異常診断等の高度のニーズに
対応するには従来のハードワイヤドロシックによる制御
装置では十分な対応が不可能な為。
ディジタルコントローラによるシーケンス制御装置が普
及してきた。
しかしディジタルコントローラは、その経済的理由によ
りどうしても1台のコントローラで複数の補機を時分割
で処理する構成となる為、CPU故障時には複数の補機
の制御が不能となりプラント運転の継続に重大な障害を
発生することとなる。
そこで、コントローラの多重化が必要になる。また、補
機の運転を継続すると補機に損傷を与えるような状況で
は強制的に補機を停止してその安全を確保するインター
ロック(以下補機保護インターロックと呼ぶ、)が必要
であるが、これは従来ディジタルコントローラを使用す
る場合でもハードワイヤドロシックにて構成している。
これは補機保護ロジックはCPUの動作・不動作にかか
わらず補機の運転中は常に動作している必要があり補機
保護ロジックの不動作が補機の損傷等の重大事故に直結
するからである。
第2図に従来のディジタルコントローラによる制御装置
の構成を示す。1はディジタルコントローラであり2の
CPU、3a〜3nのディジタル入力カード(以下DI
カード)、4a〜4nのディジタル出力カード(以下D
Oカード)及びPI/Oバス7より構成される。8は補
機保護回路、警報回路及び手動操作回路であり、9に示
す手動操作用スイッチからの指令及び/Oのプラントか
らのプロセス状態信号によりディジタルコントローラ故
障時等に手動にて操作端を制御しプラントの運転を継続
可能ならしめ、更にプラントに損傷を与えるような状況
においては補機を強制停止してプラントの安全を確保す
るものである。11は機器であり、複数個によりプラン
トを構成する。
ここで主に経済的な理由により、一般的には1台のディ
ジタルコントローラ1にて複数の機器11を制御するこ
とになる。
第3図は第2図に示したデイジタルコントローラによる
制御装置を更に詳細に示したものである。
20は第2図中の2のCPU内のメモリに記憶さ九たソ
フトウェアにより実行される回路である。
これらの回路は21,22.23に示すマクロ言語によ
り記述される。21は論理和マクロ、22は論理積マク
ロ、23は論理否定マクロである。26はシーケンシャ
ル制御ロジックであり、シーケンシャル起動指令24.
シーケンシャル停止指令25及びプロセス状態信号27
a〜27nを用いてマクロ言語によりシーケンシャル制
御処理内容が記述されており、プロセス状態を確認しな
がら予め定められた順序に従って各機器への自動起動指
令28a〜28n、自動停止指令29a〜29nをDO
より出力する。
80は第2図に示した8の補機保護回路、警報回路及び
手動操作回路の1機器分を示しており、その論理回路は
ハードワイヤドロシックにより構成される。92の自動
/手動切替スイッチにより、自動モードが選択されると
、手動操作スイッチ91.93からの指令は81の論理
積回路によりロックされるとともに、ディジタルコント
ローラからの自動操作出力28a、29aを選択し、プ
ロセス状態信号85を確認した上で、操作端12を自動
操作する。一方手動モードを選択した場合には手動操作
スイッチ91.93の操作に従ってプロセス状態信号8
5を確認しつつ、手動操作される。また、87の保護イ
ンターロックは検出端14.15にて機器の重大異常状
態が検出されると、その異常状態信号86a〜86nを
取り込むことにより異常状態を判定し、どのような操作
指令よりも最優先にて強制的に停止指令を出力し、機器
の安全を確保するものである。
第4図に従来のディジタルコントローラによるシーケン
ス制御装置の正面域及び側面観を示す。
/O0は制御装置のシステムキャビネット、/O1は制
御電源装置、1はディジタルコントローラ、/O2はデ
ィジタルコントローラの入出カケ−プル、8は/O3の
電磁リレー等から構成される補機保護、警報、手動操作
回路である。/O4は電磁リレーを組合せて回路を構成
するためのワイヤリング、/O5は外部ターミナルブロ
ック、/O6は外部ケーブルでありプラントに接続され
る。
以上に述べた様に従来システムではディジタルコントロ
ーラの故障時に複数の機器の操作が不可能となる弊害を
取り除くためにディジタルコントローラと同等以上の規
模のハードウェアと膨大な数のワイヤリングにより補機
保護回路、警報回路及び手動操作回路を構成しないと発
電プラントのようにディジタルコントローラの故障時に
も運転継続が必要なシーケンス制御装置が構成できない
という欠点があった。
なお、このような従来のシステム公知例として電気学会
雑誌 昭和56年/O月/O1巻/O号「火力発電所の
全自動化−その動向と展望」、PI3及び第2図に記述
がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、ハードワイヤドロシックによる複雑に
補機保護インターロック及び手動操作回路を設けること
なく、ディジタルコントローラのCPU故障時にも保護
動作が確保されるとともに手動操作が可能でかつ、プラ
ントを構成する機器に1対1に対応して、必要な入出力
点数を有し、かつ単独にメンテナンス可能な機能PI/
Oと、それにより構成される信頼性が高くかつシンプル
なシーケンス制御装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は、複数の機器が集まり機器グループを構
成し、複数の機器グループが集まり系統を構成し、複数
の系統が集まり発電プラントを構成するのに対応して、
系統単位に系統コントローラを、機器グループ単位に機
器グループコントローラを配置し、いずれの系統コント
ローラの故障も他の系統には影響せず、いずれの機器グ
ループコントローラの故障も他の機器グループには影響
しないように各コントローラを分散配置した発電プラン
トの系統機器単位分散制御システムに於いて、1台の機
器を制御するのに必要な点数のDI、DOを1枚プリン
トカードに設け、更にCPU故障時にも手動操作指令に
従って操作信号を出力でき、かつ操作端の状態を表示器
に出力するための回路を内蔵し、更に補機保護回路も内
蔵し異常状能を確認したならば操作端に強制停止指令を
出力することが可能な機能PI/○であるドライブコン
トロールモジュール(以下DCM)により、CPU故障
時の運転継続、保護のための複雑な手動操作回路及び保
護回路をハードワイヤドロシックにより構成することな
く信頼性の高い機器グループコントローラを構成できる
。また、DCMl枚は1台の機器に対応しているため、
いずれのDCMの故障も他の機器に影響を与えず、かつ
個別にメンテナンス可能なため極めて信頼性の高い分散
制御システムの構成が可能となる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。
第1図は、シーケンス制御システムの構成例である。図
中11a〜llnは各々の機器であり、150a〜15
0nは複数の機器11からなる機器グループであり、1
51a〜151nは複数の機器グループ150からなる
系統であり、152は複数系統151からなる発電プラ
ントである。
153a〜153nはプラントの機器11a〜11nに
1対1に対応した1枚のプリントカードであり、対応す
る機器の制御に必要な入出力をカバーできるDCMであ
る。154は複数のDCMl 53 a 〜153 n
を統括制御するCPUであり、155はそのPI/○バ
ス、156 a 〜156 nは機器グループコントロ
ーラである。157は複数台の機器グループコントロー
ラ156a〜156nを統括制御する系統コントローラ
である。158は系統コントローラ157と複数台の機
器グループコントローラ156a〜156nを接続する
系統内シリアル信号伝送路である。159a〜159n
は系統単位の制御システムであり、160は複数の系統
単位制御システム1598〜159nを統括制御するマ
スタコントローラである。161はマスクコントローラ
と複数台の系統コントローラを接続するシステムシフア
ル伝送路である。
第5図は、DCMの詳細を示したものである。
200はCPU内のメモリに記憶されたソフトウェアに
て実行される回路である。201は1枚のDCMのプリ
ント板により実現されるハードウェア回路である。20
2はPI/Oバスであり、CPUとDCMカードはPI
/Oパス202を介してインターフェイスがとられる。
200内には203〜206の回路があり、その回路の
制御機能はマクロ言語により記述されている。203の
シーケンシャール自動操作インターロックは自動モード
選択時に操作端の状態を確認しながら系統内の各操作端
に順次操作指令を出力する。204の操作許可インター
ロックは入力されたプロセス状態信号から操作端が操作
可能かどうか判定する。
205の外部プロセス条件による自動操作インターロッ
クは、入力されたプロセス状態信号により操作端が自動
操作可能な状態にあるかどうかを判断し、自動操作可能
であれば操作指令を出力する。
206の操作端診断回路は操作端への操作指令と操作端
の状態信号を入力することにより、操作端の誤動作及び
不動作を判定して、異常時には異常信号を出力するもの
である。
1枚のプリント板回路より成る201のDCMカード内
には、250のD工部16点、251のDO部6点、2
52の基本ロジック、253の保護ロジック、254の
ロジックパターン選択部を内蔵する。DI、D○の各々
のチャンネルの用途は図に示す通りである。252の基
本ロジックは操作端の操作回路及び状態表示回路の内、
各操作端に共通な必要最低限のロジックを固定論理とし
て定型化したもので、P A L (Programa
ble ArrayLogic)にて構成される。25
3の保原ロジックは誤動作、誤不動作による4!&器の
損傷等を防止するためのロジックでありROM (Re
ad 0nly Memory)にて構成される。
300は手動操作用スイッチ及び状態表示用のランプか
らなる運転員の操作部である。12は操作端13を駆動
するモータ、16は駆動用モータ12に動力電源を供給
するためのしゃ断器及びしゃ断器の制御回路からなるメ
タクラ、パワーセンタ類である。14は圧力、流量等を
検出するスイッチ、15は機器の状態、位置を検出する
りミツトスイツチである。
第6図に第5図中の253の保護ロジックの詳細を示す
。403の記憶装置のアドレスバス402を入力部とし
て、ロジックパターン選択部254、接点入力信号40
8.記憶用入力信号406及びタイマ信号407等の信
号を入力する。記憶装置403ではこれらの入力条件に
応じたロジックパターンを構成し、この結果をデータバ
ス404を出力部として出力する。データバス404を
介して出力された信号の一部は、記憶用入力信号406
として、また一部はタイマ405を介して再度アドレス
バス402に入力され、それぞれホールド回路と限時動
作回路を構成する。以上の構成により所要のロジックを
ロジックパターン選択部254で選択することにより、
接点入力信号408に応じた論理回路が記憶装置403
で構成され、必要に応じて記憶用入力信号406、タイ
マ信号407を加えて所要の出力409が得られる。第
6図ではロジックパターン選択部254は6bitで表
わしているが、この場合2’=64パターンのロジック
が選択可能である。このbit数は必要に応じて選択す
れば良く、例えば256パターンのロジックが必要であ
れば8bitとすれば良い。入力信号408、記憶入力
信号406.タイマ入力407も必要に応じて記憶装置
403の入力点数範囲内でその点数を変えることが可能
である。なお、記憶装置403は第5図ではROMとし
ているがRAM (Random Access Me
mory) tコアメモリ等、いずれも使用できるし、
構成するロジックはROMなどで固定しても良いし、R
AM、コアメモリなどで変更可能にも構成できる。
以上のように構成されるロジックを第5図に示すように
プリント板上に設置し、モータの軸受油圧低下等の機器
に損傷を与えるような状態信号を接点入力408により
入力し、この入力信号により必要となったときには強制
的に機器を非常停止させる8力409を発信するような
保護インターロックをロジックパターン選択部254に
て選択構成する。これにより、保護インターロックはC
PUを介していないのでCPU故障特にも確実に動作し
、機器の安全が確保されるため、高信頼度でかつフレキ
シブルの保護回路が構成される。
第7図に、第6図で述べたロジックの具体的な作成方法
を示す。第7図の例では簡単のためロジックパターン選
択部254は3bi t、入力408は2点、タイマ4
05も2点とする。この入力により構成されるロジック
パターンの例を左下の枠内に示し、このパターン番号を
0/Oとする。右下にこのロジックによるタイムチャー
トを示す。
外部入力AがONになると線番414によりタイマT1
がタイマカウントを開始する。外部人力BがONになる
と線番413により同様にタイマT2がカウントを開始
する。外部人力BがONした時AもONL、ているので
線番415,411を介して出力CがON状態として出
力される。またタイマT1がカウント完了した時には線
番412を介して出力りがON状態として出力される。
このロジックをメモリ上に構成する方法を以下に述べる
。メモリ番地をタイマ2点、外部入力2点、ロジックパ
ターン選択部3点の計7bitで構成されるものとし、
これらを順にメモリ番地を指令するパラメータとして扱
う。ロジックパターン選択部254の選択パターンを0
/Oとすれば、スイッチ選択部に相当するアドレスの上
位3桁が0/Oのアドレスエリアが選択される。この時
外部入力408の2点の0N/OFF状態に応じて該当
のアドレスが選択される。このアドレスに応じ出力部4
11,412,413,414がロジックパターンに応
じてプログラムされ、このプログラムに対応して出力さ
れる。出力部413゜414がON状態になるとタイマ
405のカウントが開始され、このタイマのカウント完
了の有無によって再度、記憶部403に入力され、これ
に該当するメモリ番地が更にアクセスされることになり
、これらの入力状態に応じて結果として出力部411,
412から出力される。出力部はメモリのデータビット
の範囲内で何点でもかまわない。
第8図に第5図中の252の基本ロジックの詳細を示す
。420は状態表示ロジックであり、450は操作指令
ロジックである。入出力信号の用途は第8図に示した通
りであり、点線枠の信号はCPUよりの入力信号、実線
枠の信号は保護ロジックROMよりの入力信号、枠無し
の信号は外部入出力信号を示す。441はr入」ランプ
点灯指令出力信号であり、論理和437の出力である。
論理和437は論理積433,435及びランプテスト
信号424のいずれかが成立した時に441の「入」ラ
ンプ点灯指令を出力する。従って制御電源正常信号42
7がONの時、CPURUN状態であればCPUからの
r入」ランプ点灯信号422に従って「入」ランプに点
灯指令441が出力され、CPUストップ状態ではCP
Uからの信号422は論理積433によりロックされる
とともにプロセスよりの「入」フィードバック信号に従
って点灯指令441が出力される。また、442の「切
jランプ点灯指令出力信号も同様のロジックにて構成さ
れる。「自動」ランプ点灯指令出力信号443及び「手
動」ランプ点灯指令出力信号444は自動/手動モード
選択スイッチの○N/○FF状態信号428により直接
出力される。以上のように手動操作に必要なプロセス状
態表示及び運転モード表示は、CPUストップ時にはC
PUを介さずDCMカード内でDIチャンルネルから取
り込み、状態表示ロジック420を介して直接D○チャ
ンネルに出力されるため、CPU故随時にも表示が確保
される。
485の「入」指令出力信号は、論理和483により補
機保護が必要な異常状態信号である保護「入」信号45
1が入力された場合は最優先にて出力される。また、こ
のような異常状態ではなく通常の運転時においては、R
OMからの入力であるr入」禁止信号452が不成立で
あって、CPUからの入力である「入」許可信号が成立
していることを論理積481にて確認した上で、自動モ
ード選択時にはCPUからの「入」指令456に従い1
手動モード選択時には操作スイッチによる操作信号45
7に従って「入」指令出力信号が出力される。なお、C
PUストップ時には、CPUストップ状態信号458及
び論理和477によりCPUからの1人」許可信号45
3はバイパスぎれため、CPUの動作状態にかかわらず
手動操作及び保護インターロックが保護される。
第9図に、第6図中の403の保護ロジックと第8図中
の420及び450の基本ロジックとの接続を示す。な
お本図は、第5図に示した201のDCMI枚のプリン
ト板により実現されるハードウェア回路の詳細図でもあ
る。保護ロジック403、基本ロジック420及び45
.0.DI部25’O,DO部251及びPI/○バス
202はプリント板上のモード配線により図のように接
続されている。保護ロジック403には、保護インター
ロック及び許可条件等を構成するためのプロセス状態信
号がDI部250を介して入力され、保護ロジックから
の出力である強制操作指令は論理和ゲートにて突き合わ
された後、4500基本ロジックに入力される。基本ロ
ジック450内では、保護ロジック403からの強制操
作指令は手動操作指令及びCPUからの自動操作指令の
どれよりも最優先にてDO部251から出力される。
また、手動操作スイッチ300からの操作指令及び機器
の状態フィードバック信号はともにCPUを介さずにD
I部250から直接450,420の基本ロジックに入
力され、所定の論理演算を行った後00部251より表
示灯300及び操作端へ出力される。一方、DI部25
1より入力された外部信号は全てPI/Oバス202を
介してCPUに入力され、シーケンシャル自動操作イン
ターロック、操作端異常診断回路等の複雑な演算処理を
行ない、その結果をPI/Oバス202を介して基本ロ
ジック420,450に出力する。
基本ロジック450では運転モード及び操作許可条件を
確認した後、CPUからの操作指令を出力する。
第/O図に本発明による制御装置のシステムキャビネッ
トの実装図を示す。600はシステムキャビネット、6
01はディジタルコントローラ、602はコントローラ
の入出カケ−プル、605は外部ターミナルブロック、
606は外部ケーブルである。このようにディジタルコ
ントローラ入出力はリレー等から構成される保護及び手
動操作回路を介さずに直接外部のプロセスと接続可能な
ため、非常にシンプルでかつ信頼性の高いシステムを構
築することが可能となる。また、DCMカードは図に示
す如くプロセスの機器1台毎に対応した1枚のプリント
板回路であり、他のDCMと独立した交換等のメンテナ
ンスを行えるため、極めて自律性の高い制御装置を構築
することが可能となる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、発電プラントに対して系統機器単位分
散制御システムを構成する単車単位であるところの機器
1台に対応して入出力点数の入出力機能とCPU故障時
の保護インターロック及び手動操作機能を1枚のプリン
ト板回路に内蔵したDCMとして実現し、これを機器単
位に配置し。
これらのDCMカードを機器グループコントローラのC
PUにより統括制御することによって、DCMカード毎
に独立してメンテナンスが可能で、かつディジタルコン
トローラの外部にリレー等から構成される保護インター
ロック及び手動操作回路を設けることなく信頼性の高い
システムを構築することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例(システム構成)、第2図と第
3図は従来技術の説明図、第4図は従来システムのキャ
ビネット実装図、第5図は本発明のDCMカード説明図
、第6図と第7図はDCMカード内の保護ロジック部構
成図及び説明図、第8図はDCMカード内の基本ロジッ
ク部構成図、第9図はDCMカードのハードウェア構成
図、第/O図は本発明のシステムキャビネット実装図。 1・・・ディジタルコントローラ、8・・・保護回路、
警報回路及び手動操作回路、11・・・機器、153・
・・D CM (Drive Control Mod
ule) 、 156−機器グループコントローラ、1
57・・・系統コントローVJ z 口 YJ4図 タト自pケーブル 第8 囚 ¥J/O 1D nO タト自1PF−7−ル

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、複数の機器が集まり機器グループを構成し、複数の
    機器グループが集まりプロセス系統を構成し、複数のプ
    ロセス系統が集まりプラントを構成している発電プラン
    トに対して、プロセス系統単位に系統コントローラを、
    機器グループ単位に機器グループコントローラを分散配
    置し、いずれの系統コントローラの故障も他の系統に波
    及せず、いずれの機器グループコントローラの故障も他
    の機器グループには波及しないように構成した発電プラ
    ントの系統機器単位分散制御システムに於いて、プラン
    トの最小構成単位である機器に対応してドライブコント
    ロールモジュールを配置し、いずれのドライブコントロ
    ールモジュールが故障しても他のドライブコントロール
    モジュールに波及しないようにするとともに、ドライブ
    コントロールモジュール個別に制御システムから独立し
    て切離したり接続できるようにし、あわせてドライブコ
    ントロールモジュール個々にメンテナンスできるように
    したことを特徴とするシーケンス制御装置。 2、1項に於いてドライブコントロールモジュールには
    機器単位の制御を行うに必要な接点信号を入出力する入
    出力部を具備し、機器単位ま制御に必要最低限な基本操
    作回路、状態表示回路及び保護回路の各ハードウェアか
    らなる論理部を有し、かつCPUとのインターフェイス
    を行うPI/Oバスを有することにより、他の制御系と
    独立してドライブコントロールモジュール単独で機器の
    制御ができるようにしたことを特徴とするシーケンス制
    御装置。 3、2項に於いて手動操作器よりの操作信号及び外部プ
    ロセス状態信号を直接DIより入力する入力部を有し、
    全ての操作端に共通な必要最低限の操作回路を構成した
    固定論理部を具備し、これらをハードウェアにてプリン
    ト板上に定型化することにより、CPUストップ時にも
    別なハードウェアの助けを借りることなく操作端を手動
    にて操作可能としたことを特徴とするPI/Oカードに
    より構成されるシーケンス制御装置。 4、2項に於いてDIより入力した外部プロセス状態信
    号と、CPUからの状態表示信号と、CPUの動作状態
    信号等とを入力する入力部を有し、CPUの動作状態を
    判定してCPU、RUN時にはCPUよりの状態表示信
    号を選択し、CPUストップ時にはプロセス状態信号を
    選択して直接DOより出力する固定論理部を具備し、こ
    れらをハードウェアにてプリント板上に定型化すること
    により、CPUストップ時にもプロセス状態を表示器に
    出力して、上記3項のCPUストップ時の手動による操
    作端の操作をプロセス状態を監視しながら行うことを可
    能としたことを特徴とするPI/Oカードにより構成さ
    れるシーケンス制御装置。 5、2項に於いてプロセス状態信号等の接点信号を直接
    DIより取り込む入力部と、所要のロジックを選択する
    ロジックパターン選択部と、前記選択部にて選択された
    ロジックにより構成する可変論理部とを有し、これらを
    ハードウェアによりプリント板上に設置することにより
    、入力信号と選択されたロジック内容に応じた多様な出
    力信号をCPUを介さずに操作端に出力することが可能
    としたことを特徴とするPI/Oカードにより構成され
    るシーケンス制御装置。
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JP15824885A Expired - Lifetime JPH0760322B2 (ja) 1985-07-19 1985-07-19 プラント制御装置

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JPH0760322B2 (ja) 1995-06-28

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