JPS63163602A - プロセス制御装置 - Google Patents

プロセス制御装置

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JPS63163602A
JPS63163602A JP30846686A JP30846686A JPS63163602A JP S63163602 A JPS63163602 A JP S63163602A JP 30846686 A JP30846686 A JP 30846686A JP 30846686 A JP30846686 A JP 30846686A JP S63163602 A JPS63163602 A JP S63163602A
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regular
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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】 [産業上の利用分野〕 本発明は発電設備におけるプロセス制御#装置にセス制
御装置に関する。
〔従来の技術〕
発電設備において、温度、圧力、流量、液位等プロセス
の状態域を制御数とするプロセス制御では、一つの制御
対象に対し、常用制御系と非常用制御系を並列的に設置
する場合が多く見受けられる。常用制御系は一般に通常
運転時の制御を司どるためのものであり、非常用制御系
は (、)常用制御系が不作動時にこれに代行させる。
(b)プラントの起動停止E時等において、プロセス状
態量が変化し、常用制御系では制御不能となる場合、こ
れに代行させる。
(c)プロセス状態量が通常の範囲を越え、異常状態に
なった場合、常用制御系のみではその対応が不1・分と
なる場合、非常用制御系でこれをバックアップさせる。
等の1j的でコ装置されろ。
9、電設僅のプロセス制御装はには種々あるが、ここで
は、給水加熱器ドレンタンク(以下、トレ、′/、タン
クと略す)の水位制御装置を取り一口ずて説□“5/ 明する。
ドレンタンク水位制御装置は、一般に、検出部。
調節部、操作部より構成される常用制御系と非常用制御
系を並列に設置してあり、これら5節部の制御目標値は
常用制御系の場合はぼドレンタンク中心(以1;、NW
I、と略す)、非マ:ケ用制御系の場合NWL+ 50
nto (以下、DWLと略す)に設定されている。こ
のようなドレンタンク水位制御装置では、通常運転中は
常用制御系によりドレンタンク水位をNWLに制御し、
何らかの異常によりドレンタンク水位が上昇しDWLま
で達すると非常用制御系がバックアップ制御に入り、ド
レンタンクの水位をI) W Lに制御している。すな
わち、通常運転中は常用制御系でドレンタンクの水位を
N W l、に制御し、非常用制御系は待機の状態にあ
る。しかし、常用制御系での制御が不能となり急激なド
レンタンクの水位上昇現象が発生した場合、非常用制御
系の制御応答が遅れバックアップとして機能しない場合
がある。この問題を解決する手段として、特公昭59−
11121 号公報に示す制御方法がある。
その概要を以下に示す。
この従来技術では、何らかの異常により常用制御系での
制御が不能となった条件により常用制御系の調節部の出
力信号を非常用制御系の調節部に与える回路を設け、そ
のバイアスを与える。又。
これと同時に非常用制御系の操作部である調節弁を、一
旦、制御信号から切り放し強制的に全開動作させる。そ
して、これらの動作はそれぞれ所定の時間後に解除し、
通常の非常用制御系として動作させ、I) W I、に
制御する方法であり、非常用制御系の応答性を向上させ
ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、特公昭59−11121号公報によう
に非常用制御系の応答性を向上させるための動作と解除
までは固定の設定した時間で行われるため、つぎのよう
な問題があった。
前述のような異常時は、非常用制御系の制御状(fPA
を、異常直前の常用制御系の制御状態に合致さシ′ 。
2、′、せることか、もつとも好ましいわけであるが、
非常用制御系の調節部に与えられる常用制御系の調節熱
出力信号は、前述の動作が解除されるまでのあいだ増減
してしまい、前述の異常直前の常用制御系調節部の制御
演算状態と非常用制御系調節部の制御演算状態を合致さ
せることが困難であった。
又、応答性を向上させるための動作と解除までの時間は
固定設定のため、種々ある本制御装置の運転モードを全
てカバーすることが困難であった。
プロセス制御装置には、特公昭59−11121号公報
のように、制御装置の運転モードによって所定のバイア
ス信号を与する制御方法が巾広く採用されているが、一
般に、このバイアス信号は、異常時における緊急動作を
行なうためのものであり。
その信号の解除は異常を回避し安定した制御状態に復帰
した条件で解除している。しかし、安定制御中にこのバ
イアス信号を解除すると、操作部へ送られている制御信
号が急変し再び制御状態に外乱を発生させる恐れがあっ
た。
本発明の目的は、プロセス制御装置の必要とする機能を
完全なものとし、常時安定した制御を得ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、以下の内容を実施することで達成される。
(1)常用制御基調節部出力信号を非常用制御系に与え
る回路内にバイアス信汁を記憶する記憶装置と、記憶装
置の入力側及び出力側にバイアス信号切替器を設け、常
用制御系異常の条件によりこれら切替器を入り切りする
(2)調整部へ与えるバイアス回路に、バイアス信号を
記憶する記憶装置と、記憶装置の出力側にバイアス信号
切替器を設け、常用制御系異常の条件によりこの切替器
を入り切りする。
(3)制御装置に与えられる(1)、 (2)項記載の
記憶装置からのバイアス信号を出力した後(又は、同時
に)このバイアス信号を制御装置に与える前の状態まで
徐々に戻す。
〔作用〕
前述の問題点を解決するための手段として用いた装置及
び機器の動作を以下に示す。
(1)、記憶装置入口側の切替器は通常、常用制御系調
節部の出力信号を記憶装置に入力するようにし、常用制
御系異常の条件により、切替器を動作させ常用制御系調
節部の出力信号を遮断し、記憶装置に記憶するこの出力
信号を前述異常直前の値を保つようにする。又、記憶装
置出口側の切替器は通常、非常用制御系に与えられる記
憶装置からのバイアス信号を遮断させるようにし、常用
制御系異常の条件により切替器を」す1作させ、非常用
制御系へ記憶装置からのバイアス信号を与える。
これらの動作により前述異常直前の常用制御系調節部出
カイ3号をバイアス信号として、非常用制御系に与える
ことが可能となり、非常用制御を自動制御状態で急速に
制御動作させることができる。
(2)、記憶装置にはあらかじめ、非常用制御系が動作
するに必要なバイアス(3号を記憶させおく。
又、記憶装置の出力側の切替器は通常、調節部へ与えら
れる記憶装置からのバイアス(7,号を遮断させるよう
にし、常用制御系異常の条件により、切替器を動作させ
調節部へ記憶装置からのバイアス信号を与えるようにす
ることで、異常直前の調節部出力信号に非常用制御系が
動作するに必要なバイアス信号が加わり、非常用制御を
自動制御状態で急速に制tnl!l1作させることがで
きる。
(3)、(])、 (2)項の記憶装置は、前述異常の
条件により出力したバイアス信号を記憶装置から出力さ
れる前の値に徐々に戻すことで1本制御動作解除後の制
御外乱を発生させないようにすることができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を発電設備用のドレンタンク水位
制御装置に適用した場合について、図を用い説明する。
第5図は本発明を実施するに必要なドレンタンク廻りの
配管計装系統図例を示す。
ドレンタンク1に流入した種々のドレンは、ドレン管3
.ドレンポンプ2.常用調節弁5を通り。
復水管にドレンを送る常用系統と、ドレン管3゜4、非
常用調節弁6を通り復水器にドレンを送る非常用系統を
通る。
一方、計装系統は、ドレンタンク1の水位を検出する水
位発信器7と常用調節計8.電空変換器10、常用調節
弁5から成る常用制御系と水位発信器7と非常用調節計
9.電空変換器11.非常用調節弁6から成る非常用制
御系により構成される。
これらの機器は、以下の動作を行いドレンタンク1の水
位を所定の制御目標値に制御している。
ドレンタンク1の水位を水位発信器7で検出し、その信
号を常用調節計8と非常用調節計9に与える。ここで常
用調節計8は、与えられた信号を基に適切な制御演算を
行い、電空変換器10を介し常用調節弁5へ制御信号を
与える。又、非常用調節計9も同様に、L7−えられた
その(3号を基に適切な制御演算を行い、電空変換器1
1を介し非常用調節弁6へ制御信号を与える。これら常
用調節弁5及び、非常用調節弁6は、それぞれ与えられ
た制御信号よって動作し、ドレンタンク1の水位を所定
の制御目標値に制御している。
尚、常用調節計8の制御目標値はNWLで、非常用調節
計9の制御口cA値はDWL、に設定している。
これら常用制御系と非常用制御系の運用は通常運転中は
、常用制御系でドレンタンク1の水位をNWLに制御し
ており、非常用制御系は待機中、すなわち、非常用調節
弁6は全閉待機の状態にある。又、常用系統に設置され
ているドレンポンプ2は運転中であり、ドレンタンク1
に流入したドレンはドレンポンプ2によって復水管に送
水される。このドレン送水量は常用調節弁5が加減して
いる。すなわち1本例では、常用制御系でドレンタンク
】の水位を制御する条件は、ドレンポンプ2が運転中で
なくてはならない。
このようなことから、通常運転時にドレンポンプ2が停
+hした場合等、何らかの異常により常用制御系での制
御が不可能となった場合に常用調節計8から非常用調節
計9に、前述異常直前の常用:!A節計8の制御信号を
バイアスとして与える回路を設け、非常用調節弁6を急
速に制御に移行させ非常制御系でドレンタンク1の水位
をDWLに制御させる。尚、常用制御系での制御不能状
態の検出は、常用系ドレン流量OT/H等、種々あるも
、本発明の実施例ではドレンポンプ2の停止を代表とし
て用い説明する。
つぎに、常用調節計8から非常用調節計9に与えるバイ
アス信号回路の詳細について説明する。
第一の実施例を第1図に示す。
水位発イご器7で検出した水位信号は常用調節計8と非
常用調節計9に入力される。常用調節計8は、この人力
された信号とあらかじめ設定されている制御目標値NW
Lとの偏差を偏差演算器12で演算の上、次の制御演算
器13でこの偏差が解消されるような制御信号を演算す
る。(制御演算は一般に比例演算(P)、積分演算(T
)、微分演算(D)の組合せの中から適切な制御演算方
式を採用するが、本発明では比例演算(P)十積分演算
(I)の場合としている)この演算された制御信号は電
空変換器10を介し、常用調節弁5に与えられる。一方
、非常用調節計9も常用調節計8と同様に、入力された
信号とあらかじめ設定されている制御目標値DWLとの
偏差を偏差演算器14で演・算の上、次の制御演算器1
5でこの偏差が解消されるような制御信号を演算する。
(演算方法は常用調節計8の場合と同様である)この演
算された制御信号は加算器21.電空変換器11を介し
非常用、1!1節弁6に与えられる。ここで加算器21
に入力される信号は制御演算器15からの制御信号と制
御演算器13からの制御信号、すなわち、バイアス信号
である。このバイアス信号系は、切替器16.記憶器1
7.関数演算器18゜切替器19.信号発生器2oから
楕成され、関数演算器18でバイアス信号が作られる。
通常運転中、切替器19は信号発生器20からのバイア
スリセット信号(0信号)を加算器21に与えるように
し、関数演算器18からのバイアス信号を遮断している
。又、切替器16は制御演算器13からの信号を記憶器
17と関数演算器18に与えている。
このようにする−とで記憶器17へ記憶するバイアス信
号は、常時、制御演算器13から出力されている制御信
号と同じ値になる。ここで、何らかの異常によりドレン
ポンプ2が停止すると、インターロック信号22が切替
器16.関数演算器18、切替器19に入力される。す
ると、切替器19は加算器21に与えていた信号を信号
発生器20からのバイアスリセット信号から関数演算器
18からのバイアス信号に切替わる。又、切替器16は
インターロック信号22が入力されたことにより、関数
演算器18に与えていた信号を制御演算器13からの制
御信号より記憶器17に記憶されていた記憶信号に切替
わる。
このように、バイアス信号系が動作することによって、
通常運転中は常用制御系、非常用制御系ともに独立した
制御動作を行い、何らかの異常によりドレンポンプ2が
停止し常用制御系での制御が不能となった条件で常用制
御系から非常用制御系へバイアス信号が与えられ、非常
用制御系は急速に常用制御系が異常になる直前の制御状
態と同等の制御状態に移行させることができる。
つぎに、バイアス信号を作りだす関数演算器18の特性
について図を用いて説明する。
第2図にその一例を示し、横軸に時間t、縦軸に関数演
算器18から出力されるバイアス信号Xを取ったもので
ある。
通常運転中、関数演算器18は制御演算器13から切替
器16を介し入力されている信号をバイアス信号として
出力させる。(このバイアス信号は入力信号に、所定の
係数を乗算、あるいは、加算してもよい)そして、イン
ターロック信号22が人力された条件で、このバイアス
信号を徐々にバイアスリセット信号まで低下させるよう
にする。
すなわち本図では、関数演g!4318に入力された信
号がXIで時間toでインターロック信号22が入力さ
れた場合、バイアス信号はX^のようになり、時間t1
でバイアスリセット信号まで低下する。又、人力信号が
xzであった場合は、バイアス信号はXHのようになり
時間t2でバイアスリセット信号まで低下する。(この
時間t1 とt2は、同一としてバイアス信号がバイア
スリセット信号まで低下させる時間を固定してもよい)
第3図に関数演算器18の特性の第二の例を示す、横軸
、縦軸は第2図と同一である。
本図におけるバイアス信号特性は、インターロック信号
22が入力された条件で、記憶器17から与えられる信
号をバイアス信号として所定の時間出力した後、徐々に
バイアスリセット信号まで低下させるようにする。すな
わち、関数演算器18に人力された信号がx4で時間t
 (+でインターロック73号22が入力された場合、
バイアス43号はX^′ のようになり、時間も4まで
バイアス信号は一定に保持され、その後、時間t6でバ
イアスリセット<i号まで低下する。又1人力信号がX
IIであった場合は、バイアス信号はxB′  のよう
になり、時間t4までバイアス信号は一定に保持され、
その後1時間t8でバイアスリセット信号まで低下する
。(この時間t、 oからし番までバイアス信号を一定
に保持しているが、入力信号により可変としてもよい) 第2図又は第3図のようなバイアス信号特性を関数演算
器18にもたせることにより、ドレンポンプ2が再起動
し、加算器21に与えられているバイアス信号が信号発
生器20からのバイアスリセット信号に切替った際に生
じる非常用制御系への制御外乱を防止することができる
第二の実施例を第4図に示す。
本実施例のバイアス信号系の構成及び動作内容は第1図
に示す第一の実施例とほぼ同一のため、異なる点のみ説
明する。
すなわち、バイアス信号は制御演算器15に与え、制御
演算器15の出力である制御信号を増幅させることで、
異常時における非常用制御系の応答を速め、急速に制御
状態に移行させ、関数演算器18の特性によりインター
ロック信号の入力後、徐々に通常の非常用制御系の制御
動作に復帰させる。
第三の実施例として、第一の実施例を空気式にした場合
を第6図に示し、動作そのものは第一の実施例と同様の
ため、概略のみ説明する。
本図において、バイアス信号系は信号変換器23、T?
!磁弁24,25,26.−次遅れ器27で構成される
。これらの機器動作を第一の実施例と対応させると、電
磁弁24が切替器16.電磁弁25が切替器19.電磁
弁26と一次遅れ器27が関数演算器18と記憶器17
に相当し、インターロック信号22により電磁弁24,
25゜26を動作させることで第一の実施例と同等とな
る。尚、バイアス信号系の電磁弁25の出力側を非常用
調節計9の制御演算部に接続することで、第二の実施例
と同等となる。
つぎに、常用制御系と非常用制御系の調節部を共用する
ドレンタンク水位制御装置に本発明を実施した場合につ
いて説明する。
第10図は本発明を実施するに必要なドレンタンク廻り
の配管計装系統図例を示す。
配管系統構成は、第5図の場合と同一である。
計装系統構成は、第5図において常用y節計8と非常用
調節計9を共用し、調節計30が一台となっているだけ
で、その他は第5図と同様である。
これらのIa器動作は、第5図とほぼ同一のため、異な
る点のみ説明する。
常用制御系と非常用制御系が調節計12を共用する場合
、ドレンタンク1の制御目標値はNWI、のみである、
すなわち、常用制御系でドレンタンク1の水位を制御中
に常用調節弁5が全開し、かつ、水位がNWL以上に上
昇する現象が発生すると非常用制御系が制御に移向し、
非常用調節弁6でドレンタンク1の水位をNWLに制御
するように動作する。ここでも、通常運転中非常用調節
弁6は全閉待機の状態にある。
常用制御系での制御がドレンポンプ2の停止ヒ等により
不能となった場合の非常用制御系へのバイアス信号回路
の詳細について説明する。
本発明の第四の実施例を第7図に示す。
本実施例は、第一の実施例と同等の制御動作を行うため
のものであり、バイアス信号系の構成もほぼ第一の実施
例と同一のため、異なる点のみ説明する。
本図において、バイアス信号は固定の値を記憶′器17
に記憶させておく、そして、インターロック信%22が
、切替器19と関数演算器1.8に入力されるとこのバ
イアス信号は関数発生器18と切替器19を介し、加算
器21で制御演算器29からの制御信号に加算される。
ここで関数演算器18の特性は第2図又は第3図と同様
である。異なる点は、関数演算器18に入力されるバイ
アス信号が固定の値というだけである。
本発明の第五の実施例を第8図に示す。
本実施例において、バイアス信号系の構成は第四の実施
例と第二の実施例を組合わせたものである。又、バイア
ス信号系の動作は第四の実施例と同一で、これらの動作
によって得られる非常用制御系の制御動作は第二の実施
例と同一となる。
これら第四及び第五の実施例において、バイアス信号が
固定でよい理由を、第9図で筒中、に説明する。
第9図は横軸に調節計30の出力である制御信号・βを
取り、縦軸に常用調節弁5及び非常用調節弁6の弁開度
αをとったものである。
本図で常用調節弁5の制御範囲は制御信号O〜β!まで
の間で、α^のような特性となる。又、非常用調節弁6
の制御範囲は制m信号β1〜100までの間で、αI]
のような特性となる。この特性により、非常用調節弁6
を常用調節弁5と同等の制御状態にするためには、βl
の制御信号を加算することで可能となる。
このように、第四及び第五の実施例でバイアス信号は固
定でよいことがわかる。
第六の実施例は、第四の実施例を空気式にした場合を第
11図に示し、動作そのものは第四の実施例と同様のた
め、概略のみを説明する。
バイアス信号系は信号発生器31.電磁弁24゜25.
26.−次遅れ(支)27で構成される。これらの機器
動作は第三の実施例と同一である。又。
本実施例でも第四及び第五の実施例と同様にバイアス信
号は固定であり、このバイアス信号は、信号発生器31
によって作られるものである。これらの機器を動作させ
ることによって第四の実施例と同等となる。尚、バイア
ス信号系の電磁弁25の出力側を調節計30の制御演算
部に接続することで、第五の実施例と同等となる。
尚、本発明はドレンタンク水位制御装置のような配管系
統構成をもつ制御装置に特に有効である。
又、その他有効となる制御装置としては、給水加熱合算
タンク類の水位制御装置である。
本発明をドレンタンク水位制御系に実施した場合の効果
を第12図により説明する。
第12図は横軸に時間tをとり、縦軸にドレンタンク水
位り、常用調節弁開度α^、非常用調節弁開度αB、常
用系ドレン流量WA、非常用系ドレン流漱WBをとった
ものである。
本発明を実施しなかった場合で、通常運転中にドレンポ
ンプが停止した点をto とする。この時、常用系のド
レン流IWAは瞬時にOとなり、ドレンポンプが再び運
転に入るまではWΔ1のような特性が続く、そうすると
、ドレンタンクに流入したドレンは行き先を失いドレン
タンク内に溜る一方となり、ドレンタンク水位r、はL
lのように」―、昇し、DWLまで達すると(時間t4
の点)非常用調節弁開度αBはαB1のように開き始め
、非常用系ドレン流iWBはWBIのようにOから徐々
に増加する。しかし、ドレンタンクに流入するドレン量
とドレンタンクより外部に送り出すドレン歇はバランス
するまでには至らず、ドレンタンク水位りはLLのよう
に上昇が続く、ここで非常用調節弁開度αBは、ドレン
タンク水位りがo w r。
以上になっている間は増加の一途をたどり、やがて、全
開する。そうすると、非常用系ドレン流量WBも非常用
調節弁開度αBが増加するにつれて増加し、やがて、ド
レンタンクに流入するドレン量より、ドレンタンクから
外部に送り出すドレン量が上廻り、ドレンタンク水位1
、は下降に向かい、DWLまで低下すると(時間t5の
点)非常用調節弁開度αBは全開から徐々に絞られてく
る。しかし、ラド常用1ユ″p1節ブ?の応答は、ドレ
ンタンク水位上昇時と同様に、追従することができず、
ドレンタンク水位L jt、 D W T、よりはるか
に低下してしまう。
このように、ドレンポンプ停止後、ドレンタンク水位り
は上昇、低下という現象を操り返しながら徐々に安定し
ていくが、この水位変動量は大きいため場合によっては
まったく安定せずドレンタンク水位りは上昇、低下を操
り返す、いわゆる、ハンチング現象にいたりまったく制
御不能になることもある。
しかし、本発明を実施することで、ドレンポンプが停止
した時点から非常用調節弁開度αBは、α[12のよう
に開き始め非常用系ドレンタンクWeもW t32のよ
うになり、ドレンタンク水位r4の上昇域は緩和されL
zのようになる。これにより、ドレンタンク水位りの変
動量も小さくなり非常用制御系が十分追従可能な状態と
なり、ドレンタンク水位1、がDWLに達した時点(時
間t、 [1の点)から安定制御に入ることができる。
又1本発明をディジタル式(電気式)調節計で実施する
場合は、ソフトの追加のみで対応可能であり、ゴス1−
上昇なしに機能を向上できるという利点がある。
〔発明の効果〕
本発明によればプロセス制御irにおける非常用制御系
の本来持つべき機能を全て濶足しうるようバックアップ
系としての機能を強化充実することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第一の実施例の制御系統図。 第2図は本発明の関数演算器特性図、第3図は本発明の
関数演算器特性図、第4図は本発明の第二の実施例を示
す制御系統図、第5図は本発明を実施する場合の配管計
装系統図、第6図は本発明の第三の実施例を示す制御系
統図、第7図は本発明の第四の実施例を示す制御系統図
、第8図は本発明の第五の実施例を示す制御系統図、第
9図は第四、第五の実施例における制御特性図、第10
図は本発明を実施する場合の配管計装系統図、第11図
は本発明の第五の実施例を示す制御系R[M 。 第12図は本発明をドレンタンク水位制御に実施した場
合のドレンタンク廻り特性図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、プロセス制御対象の状態を検出する検出部と、前記
    検出部からの信号を受けて制御目標値と比較しその結果
    に適切な制御演算を施す調節部と、前記調節部からの信
    号を受けて制御対象に働きかける操作部より構成される
    常用制御系と、前記制御対象に対し非常用制御系を並列
    設置した制御装置において、 何らかの異常により前記常用制御系で制御できない状態
    になつた場合、異常直前の前記常用制御系の前記調節部
    の出力信号を前記非常用制御系に与える回路を設け、そ
    の信号より前記非常用制御系を自動制御状態で急速に制
    御動作させるようになしたことを特徴とするプロセス制
    御装置。 2、特許請求の範囲第1項における前記常用制御系と前
    記非常用制御系の構成で、前記操作部のみそれぞれ単独
    で設置し、前記検出部と前記調節部を共用する制御装置
    において、何らかの異常により前記常用制御系で制御で
    きない状態になつた場合、前記調節部へ任意の増幅信号
    を与える回路を設け、前記非常用制御系を自動制御状態
    で急速に制御動作させるようになしたことを特徴とする
    プロセス制御装置。
JP61308466A 1986-12-26 1986-12-26 プロセス制御装置 Expired - Lifetime JP2539403B2 (ja)

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