JPS63155201A - Ｐｉｄ制御装置の出力保持方式 - 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】 〔産業上の利用分野］ この発明は、制御対象プラントからの流量等の状態を検
出する複数の検出信号が入力され、これらに対して独立
にＰＩＤ制御を行ってバルブ等のアクチュエータの操作
値信号を出力するＰＩＤ制御装置の出力保持方式に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に、プラント等を制御する計装制御システムにおい
ては、制御対象となるアクチュエータをＰＩＤ制御する
ＰＩＤ制御ループは、アクチュエータに対する所定の検
出信号を１人カー１出力のＰＩＤＩＩ？ｉｌｌ装置に入
力して、これから出力される操作値信号をアクチュエー
タに出力することによりＰＩＤ制御を行うようにしてい
る。そして、各ＰＩＤｆ＃Ｉ？ｌＩｌループは、互いに
関連性がな（それぞれ独立して制御されるのが一般的で
ある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、計装制御システムにおいては、独立した
ＰＩＤ制御ループの中には、互いに密接に関係し合って
いるものもあり、これらの密接な関係を有するＰｒＤ制
御ループ中の一つのＰＩＤ制御ループにおいて、操作値
信号に異常が生じたときには、これに関連する他のＰＩ
Ｄ制御ループの制御を継続する意味がなくなる場合があ
る。

このような場合には、異常操作値信号となったＰＩＤ制
御ループに関連する他の全てのＰＩＤ制御ループに対し
て操作値信号の値を保持して、異常状態の発生に対する
処置を施す必要があるが、従来のＰＩＤ制御装置におい
ては、互いに関連するＰＩＤ制御装置であっても、独立
に制御されるため、無意味な制御が継続されて、計装制
御システムに重大な事故を発生させるおそれが多分にあ
るという問題点があった。

そこで、この発明は、上記従来例の問題点に着目してな
されたものであり、対象とするＰＩＤ制御ループは互い
に独立していても、プラントの操業上密接な関係にある
ものについては、ＰＩＤ制御装置側で両者の関連性を定
義することによって、上記従来例の問題点を解決するこ
とが可能なＰＩＤ制御装置の出力保持方式を提供するこ
とを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、この発明は、入力信号をＰ
ＩＤ制御して、当該入力信号に応じた操作量を被操作部
に出力する複数のＰＩＤＩＪ御部を有するＰＩＤ制御装
置において、前記各操作量の関連状態を設定可能な関連
状態設定手段と、前記操作量の異常状態を検出する操作
量異常検出手段と、前記各操作量を保持゛させる操作量
保持手段とを備え、前記操作量異常検出手段で操作量の
異常を検出したときに、上記操作量保持手段で、上記関
連状態設定手段の設定値に基づき当該異常操作量に関連
する他の操作量の値を直前の値に保持するようにしたこ
とを特徴としている。

〔作用〕

この発明においては、予め関連状態設定手段で、複数の
ＰＩＤ制御部の操作量間に密接な関連状態があるときに
は、これを適宜設定し、その関連性のあるＰＩＤ制御部
の操作量が異常状態となったことを操作量異常検出手段
で検出したときに、操作量保持手段によって、関連状態
設定手段で設定された他のＰＩＤｉｌＪ御部の操作量の
値を異常状態が発生した直前の値に保持することにより
、無意味なｐｒＤ＊［ｌを防止して、フェールセーフ機
能及びフォールトレラント機能を有するシステムを構築
することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示す機能ブロック図であ
る。

図中、１はＰＩＤｉ９ｔ制御装置であって、このＰＩＤ
制御装置１は複数の入力信号が供給される入力端子ｔｌ
＋ｔ！・・・・・・を有し、これら入力端子１．．１２
・・・・・・にそれぞれＰＩＤ制御部Ｃ＋、Ｃｚ・・・
・・・が接続されている。このＰＩＤ制御部Ｃ，、Ｃ！
・・・・・・は、入力端子ｔＩｎｔ！・・・・・・から
入力される入力信号をもとにＰＩＤ動作を実行して操作
量Ｍ、、Ｍ！・・・・・・を算出し、これを出力する。

この操作Ｉ　Ｍ　ｒ　、　Ｍ　ｚ・・・・・・は、被操
作部／’ｚ、Ａｚ・・・・・・に供給されると共に、操
作量Ｍ、、Ｍ！・・・・・・の異常状態を検出する操作
値信号異常検出手段りに供給される。

また、ＣＳは関連状態設定手段であって、各操作量Ｍ　
＋　、　Ｍ　ｚ・・・・・・中の互いに密接な関係を有
する操作量を関連付けるための関連状態設定情報ＣＩを
形成し、これを出力する。

そして、関連状態設定手段ＣＳの関連状態設定情報ＣＩ
及び操作量異常検出手段りの異常検出信号ＤＳが操作量
保持手段Ｈに供給される。この操作量保持手段Ｈは、何
れかの操作量異常検出手段りから操作量Ｍ、が異常状態
となったことを表す異常検出信号ＤＳが入力されたとき
に、関連状態設定情報ＣＩを参照して当該異常状態とな
った操作ｆｉＭ、に密接に関連する他の操作量を検索し
、該当する操作量を出力するＰＩＤ制御部の操作量を異
常状態の発生直前の値に保持させる。

次に、上記実施例のＰＩＤ制御ループが４つである場合
における具体例を第２図について説明する。

図中、１はＰＩＤ制御装置、Ｓ、〜Ｓ４は、プラント等
に設けられた流量計、圧力計等のプロセス量を検出する
センサであって、これらセンサＳ１〜Ｓ４から出力され
るアナログ検出値が入力端子ｔ、−ｗｔ、を介してＰＩ
ＤｆｆｔｌＪ御部Ｃ７〜Ｃ４に供給される。

これらＰ　ｊＤ制御部Ｃ，−Ｃ，のそれぞれは、ｆ＆Ｍ
するマイクロコンピュータ１１からの出力保持情報Ｈ１
ｌ−Ｈ１，を格納するレジスタ、フリップフロップ等で
構成される操作量保持情報記憶部ｍ、〜ｍ４を有し、セ
ンサＳ、−Ｓ、から入力される検出値に基づき所定のフ
ィードバンク制御を行うことによりＰＩＤ動作を実行し
て操作量Ｍ１〜Ｍ４を算出するが、このとき、情報記憶
部ｍ１〜ｍ４に格納されている操作量保持情報Ｈｌ。

〜Ｈ１，が論理値°′０”であるときには、算出した操
作値Ｍ１〜Ｍ４をそのまま出力し、出力保持情報Ｈ１，
−Ｈ１，が論理値“１″であるときには、算出した操作
量Ｍ１〜Ｍ４を更新せず、前回の操作量Ｍ１〜Ｍ４を出
力するように構成されている。

各ＰＩＤ？ｉｔ制御部ＣＩ””　Ｃａから出力される操
作量Ｍ１〜Ｍ４は被操作部としての流量制御弁、圧力制
御弁等のアクチュエータＡ　ｌ　”　Ａ　ａに供給され
、その動作量が制御される。

また、１０は関連状態膜、定器であって、例えばテンキ
ーとファンクションキーとを備えており、これらキーを
操作することにより、各ＰＩＤ制御部Ｃ８〜Ｃ４の操作
量Ｍ、〜Ｍ４の内プラントの操業上互いに密接に関連°
する操作量を関連付ける関連状態設定情報ｃｒを形成し
１．これを出力する。

この関連状態設定情報ＣＩとしては、各操作量Ｍムにつ
いてそれぞれ互いに密接に関連する操作量のコード番号
を例えば３つ設定可能であり、例えば操作量Ｍ、と操作
量Ｍ２とが互いに密接な関係にある場合には、操作量Ｍ
１に対しては操作量Ｍ２のコード番号“２”を含むｒ２
００Ｊと設定し、操作量Ｍ！に対しては操作量Ｍ、めコ
ード番号“ｌ”を含むｒｌｏｏＪと設定し、さらに、操
作量Ｍ、について、操作ＩＭｌ及びＭ！の双方に密接な
関係がある場合には、操作量Ｍ、及びＭ！のコード番号
“１″及び“２”を含むｒ１２０Ｊと設定され、操作量
Ｍ、について、他の操作量Ｍ。

〜Ｍ、と密接な関係がないものとすると、「０００」に
設定される。

そして、関連状態設定器１０から出力される関連状態設
定情報ＣＩ及びＰＩＤ制御部Ｃ１〜Ｄ４から出力される
操作ＩＭＩ〜Ｍ、がマイクロコンピュータ１１に入力さ
れる。このマイクロコンピュータ１１は、少なくとも入
出力インタフェース回路１２、演算処理装置１３及び記
憶装置１４を備えており、演算処理装置１３で、記憶装
置１４に予め記憶された処理プログラムに従って、関連
状態設定器１０から関連状態設定器ｊｌｃＩが入力され
ると、これを記憶装置１４に形成した関連状態記憶テー
ブルに順次格納すると共に、入出力インタフェース回路
１２に入力される操作ＩＩＭ、〜Ｍ４を監視し、何れか
の操作量Ｍ、〜Ｍ４に異常状態が発生したときに、記憶
装置１４に予め記憶された関連状態記憶テーブルを参照
して異常状態となった操作量に対して密接な関係を有す
る他の操作量を検索し、記憶装置１４に形成した出力保
持情報記憶領域の該当する操作量のアドレス位置に出力
保持情報Ｈｒ、〜Ｈ１，として“１′°を格納し、この
出力保持情報記憶領域に記憶された出力保持情報Ｈ１，
−Ｈ１，を入出力インタフェース回路１２を介して各Ｐ
ＩＤｉｌＪ御部Ｃ３〜Ｃ４の操作量保持情報記憶部ｍ、
〜ｍ４に書き込む。ここで、操作ＩＭＩ〜Ｍ４の異常状
態を検出するには、例えば正常状態では所定時間以内に
操作量が変化するにもかかわらず操作量が所定時間以上
変化しないときに操作量異常状態として検出したり、操
作量の変化量が正常状態に比較して急激に変化する場合
に異常状態として検出したり、操作量が正常状態の変化
範囲を越えた異常値となったときに異常状態として検出
する等の内、操作量の正常時の変化態様に応じて適宜選
択する。

次に、上記実施例の動作をマイクロコンピュータ１工の
処理手順を示す第３図のフローチャートを伴って説明す
る。

マイクロコンピュータ１１が作動状態となると、その演
算処理装置１３で所定時間毎に、第３図に示すタイマ割
込処理が実行される。

すなわち、先ず、ステップ■で、記憶装置１４の出力保
持情報記憶領域に記憶されている出力保持情報Ｈ１，−
Ｈ１，を“０″にクリアし、次いでステップ■に移行し
てＰＩＤ！ＩＩ御部Ｃ；　　（ｊ＝１〜４）からの操作
量ＭＪを読込み、これが異常状態であるか否かを判定す
る。その判定結果が異常状態であるときには、ステップ
■に移行し、記憶装置１４に記憶されている関連状態記
憶テーブルを参照して、操作量Ｍｊに対して密接に関連
する操作量があるか否かを検索する。このとき、密接に
関連する他の操作量があるときには、ステップ■に移行
して、該当する操作量に対応する操作量保持情報記憶領
域のアドレス位置に“１”の操作量保持情報を書込んで
からステップ■に移行する。

一方、ステップ■の判定結果が操作量Ｍ、が正常及びス
テップ■の判定結果が関連状態記憶テーブルの内容が゛
「０００Ｊであって他の操作量とは関連がないときには
、ステップ■及びステップ■から直接ステップ■に移行
する。

このステップ■では、ＰＩＤ制御部Ｃ３〜Ｃ４の操作ｉ
ｔ　Ｍ　ｔ〜Ｍ、全てについてステップ■〜■の処理が
終了したか否かを判定し、処理が未終了のときには、前
記ステップ■に戻り、ステップ■〜■の処理が終了した
ときには、ステップ■に移行して、記憶装置１４の操作
量保持情報記憶領域に記憶されている操作量・保持情報
ＨＩ　＋〜Ｈ１゜をインタフェース回路１２を介し、て
ｐｌＤｆ＋制御部Ｃ１〜Ｃ４の操作量保持情報記憶部ｍ
、〜ｍ４に書込んでから処理を終了する。

ここで、ステップ■の処理が操作量異常状態検出手段り
に対応し、ステップ■及びステップ■〜■の処理が操作
量保持手段Ｈに対応している。

したがって、今、ＰＩＤＩＩＩ御部Ｃ１の撮部Ｃ１゜の
みが異常状態となったものとすると、ステップ■からス
テップ■に移行し、記憶装置１４に形成された関連状態
記憶テーブルにｒ２００．の関連状態設定情報ＣＩが設
定されているので、ステップ■に移行し、操作量Ｍ２に
対応する出力保持情報記憶領域のアドレス位置に１　”
が格納され、他の操作量ＭＩ、Ｍ３及びＭ４に対応する
出力保持情報記憶領域のアドレス位置は、′０”クリア
の状態を維持するので、全ての操作ＩＭｔ〜Ｍ４につい
ての処理が終了した時点でステップ■からステップ■に
移行して、出力保持情報記憶領域に記憶されている“１
”の出力保持情報Ｈ１，と、０”の出力保持情報Ｈ１，
、ＨＩ３及びＨｌ。

とがそれぞれＰＩＤＩ１１御部０１〜Ｃ４の記憶部ｍ１
〜ｍ４に格納される。

このため、ＰＩＤＩＪＩＩ！部Ｃ２については、その記
憶部ｍ２に“１”が格納されることにより、操作１１Ｍ
１の異常状態を検出した後に算出される操作ｉｔ　Ｍ　
ｚを更新することなく、前回のＰＩＤ動作で算出された
操作量Ｍ！を維持する。したがって、この前回の操作量
Ｍ２に基づいてアクチュエータＡ２が制御されることに
なり、新たな操作量ＭｔによるアクチュエータＡ２の制
御を禁止し、計装制御システムが重大事故を起こすこと
を防止することができる。

一方、他のＰＩＤ制御部Ｃ，、Ｃ３及びＣ４については
、それらの記憶部ｍｌ、ｍｆｆ及びｍ４に“Ｏ”が格納
されるので、そのときに入力される入力信号に基づきＰ
ＩＤ動作を行って現在の操作ｉｉＭ、　ＳＭ！及びＭ４
を算出し、これをアクチュエータＡ、　、Ａ、及びＡ４
に出力する。したがって、アクチュエータＡ、及びＡ４
については、通常状態のＰＩＤｉＪＪ御が継続されるこ
とになる。

同様に、ＰＩＤＩＩ御部Ｃ２の操作量Ｍ２が異常状態と
なったときには、ＰＩＤ制御部Ｃ８の記憶部ｍ、にのみ
“１”が格納され、他のＰＩＤ制御部Ｃ２〜Ｃ４の記憶
部ｍ２〜ｍ４には“Ｏ゛が格納されるので、操作量Ｍ２
に密接に関連する操作ｉＭ＋が前回値に保持され、関連
のない操作ｉＭ３及びＭ４については通常の更新動作を
行う。

さらに、ＰＩＤ制御部Ｃ３の操作量Ｍ、が異常状態とな
ったときには、この操作量Ｍ３は操作量Ｍ、及びＭ２と
が密接に関連しているので、ＰＩＤ制御部Ｃ８及びＣ２
の操作量Ｍ、及びＭ２が前回値に保持され、ＰＩＤ制御
部Ｃ４の操作量Ｍ４のみが通常状態のＰＩＤ制御が継続
される。

なお、上記実施例においては、操作量異常検出手段り及
び操作量保持手段Ｈをマイクロコンピュータ１１で構成
する場合について説明したが、これに限定されるもので
はなく、別途各操作量の異常状態を検出する異常状態検
出器を設け、その検出信号とローフリスインチ等で構成
した関連状態設定器からの関連状態設定情報とを論理回
路等の電子回路で構成される操作量保持回路に供給して
、この操作量保持回路で各ＰＩＤ制御部Ｃ，，Ｃ。

・・・・・・を制御することもでき、またＰＩＤ制御部
自体に異常状態検出手段及び操作量保持手段を設け、操
作量保持手段の出力保持情報を他のＰＡＤ制ｆ′ｌＷ部
に通知するようにしてもよい。

さらに、上記実施例においては、ＰＩＤ制御ループが４
つである場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく、任意数のＰ【Ｄ制御ループを構成する場合
にもこの発明を適用し得、関連状態設定情報も、設定数
を３つに限ることはなく、設定数は操作量の関連状態に
応じて適宜選定することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、複数のＰＩＤ
制御部から出力される操作量が相互に関連しているもの
については、その何れかが異常状態となったときに、他
の関連するＰＩＤ制御部の操作量を異常状態が発生する
直前の操作量に保持することができるので、・プラント
等の計装制御システムにおけるフェールセイフ機能及び
フォールトレラント機能を確保することができ、異常事
態が生じた場合に、重大事故に到ることを未然に防止す
ることができ、安定した計装制御システムを構築するこ
とができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の機能ブロック図、第２図はこの発明
の具体的実施例を示すブロック図、第３図はこの発明に
適用し得るマイクロコンピュータの処理手順を示すフロ
ーチャートである。 図中、Ｃ＋、Ｃｔ・・・・・・はＰＩＤＩＪ御部、Ａ、
、Ａ２・・・・・・はアクチュエータ、Ｄは操作量異常
状態検出手段、ＣＳは関連状態設定手段、Ｈは操作量保
持手段、１０は関連状態設定器、１１はマイクロコンピ
ュータである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力信号をＰＩＤ制御して、当該入力信号に応じた操作
   量を被操作部に出力する複数のＰＩＤ制御部を有するＰ
   ＩＤ制御装置において、前記各操作量の関連状態を設定
   可能な関連状態設定手段と、前記操作量の異常状態を検
   出する操作量異常検出手段と、前記各操作量を保持させ
   る操作量保持手段とを備え、前記操作量異常検出手段で
   操作量の異常を検出したときに、上記操作量保持手段で
   、上記関連状態設定手段の設定値に基づき当該異常操作
   量に関連する他の操作量の値を直前の値に保持するよう
   にしたことを特徴とするＰＩＤ制御装置の出力保持方式
   。