JPS6381502A - 集中監視機能分散型制御システム - 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〕 本発明は、大規模システムの制御・監視システムに係り
、特に、ＢＷＲ等の原子力発電プラントに好適な中央制
御監視システムに関する。

〔従来の技術〕

従来の分散型制御システムは、プラントを複数の小プラ
ントに分割して、各小プラント単位にコントローラを設
け、そのコントローラにより小プラントの制御を行うと
いう方式（特開昭５７−１７４７０１号公報）があった
。この方式によれば各コントローラは相互にバックアッ
プを行うことが可能であり、総てのコントローラの中の
一つでも正常に動作していれば、他のコントローラの機
能を兼ねることが可能であった。しかし、この方式では
。

プラント全体の総括を行っているホストコンピュータ（
中央監視計算機）のバックアップ及び異常検出は不可能
であり、また、各コントローラ間の通信及び小プラント
とコントローラ間のデー゛夕伝送が同一の通信回線を用
いて行っているため、計測器側と制御側（計算機側）の
相互干渉及び直接的な故障波及が考えられ、システム全
体としての信頼性が低いという問題があった。

本発明によれば、入出力処理装置を用いて計算機の切替
えを行うことにより、計算機間の通信と計算機−設備間
の通信が分離可能なこと、及び。

中央監視計算機を含めて総ての計算機間で、相互診断及
び相互バックアップが行えることから信頼性の向上を大
巾に図ることが可能であり、特に原子力発電プラントの
ようにコンピュータ入力点数が多く、又、プラント全体
に複雑な制御を行っているシステムに対して有効である
。

他の類似な技術としては、変電所の監視制御方式として
、分散化すべき機能については、複数の計算機（ＭＰＵ
）が制御・監視を行い、集中した制御・監視は、中心と
なる計算機（ＣＰ　Ｕ）が行うという方式（特開昭５７
−２０６９２４号公報）がある。

しかし、この方式は、計算機間の異常診断、及び。

相互バックアップ機能をもつものではない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、大規模システムの信頼性及び、制御・監視機
能の性能向上を図ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は１分散型制御システムに計算機の切替え機能
をもった入出力処理装置を用いることにより達成される
。

〔作用〕

本発明による分散型制御システムでは、計算機間の通信
回線に設置された入出力処理装置により計算機と独立し
た型で計算機の切替えを行うことが可能である。従って
、異常時の計算機の切替えを高速、かつ、高信頼のもと
で実施することができる。

〔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、沸騰水型原子力発電プラントの中央監視・制
御システムに本発明を適用した例である。

本実施例による。中央監視、制御システムは発電プラン
ト２０００を各サブシステム単位で制御・監視する複数
のプロセス制御計算機３０，５０．・・・９０とプラン
ト２０００全体の制御・監視及び各プロセス制御計算機
の制御・監視を行う中央監視計算機１０、さらに、各計
算機間を接続するローカルエリアネットワーク１０００
より構成される。

各計算機のデータベース２０，４０，６０．・・・１０
０内には、それぞれ各計算機が損出している機能を果す
ための制御・監視用データが記憶されているが、その外
に他の総ての計算機のバックアップ及び故障診断を行う
ために、他の計算機がもつ制御・監視用データの一部、
又は、全部を記憶している。

初めに本実施例において、各計算機で行われている、デ
ータベースを基にした制御・監視方法について説明する
。

第２図は、給水系の制御・監視を行うプロセス制御計算
機３０における、給水ポンプ２１００の回転数制御方法
について示したブロック図である。

プロセス制御計算機３０のデータベース４０内にはプラ
ントの制御・監視を行うためのデータとして主に二種類
のデータが記憶されている。一つはプラントの各種パラ
メータの値と制御値との関係を表したメンバーシップ関
数であり、もう一つのデータは、最も確からしい制御値
を求めるためにそれぞれのメンバーシップ関数間の結合
方法について示した結合側である。

給水ポンプ２１００の回転数制御に関するデータとして
、データベース４０内には次の四つのデータ（４１，４
２，４３，４５）が入力されているものとする。

（１）メンバーシップ関数 データ４１　；　ｆｘ＝Ｘｔ　　　−ａＸｌ：主蒸気流
量と給水流量の差 ａ　：定数 ｆ□：Ｘｌより求めた給水ポンプ２１００の流量の増加
量 データ４２；ｆｚ＝ｂＸ＋。

ｘし：炉水位とその設定値との差 ｂ　＝比例定数（ゲイン） ｆｚ：ＸＬより求めた給水ポンプ２１００の流量の増加
量 データ４３Ｈｆｓ＝Ｃ〜６乙 ＸＰ：炉圧とその設定値との差 Ｃ：定数 ｆδ：ｘＰより求めた給水ポンプ２１００の流量の増加
量 （２）結合側 データ４５；ΔＦ＝ｆδＸ（ｆｔ＋ｆｚ）ΔＦ＝各種メ
ンバーシップ関数を基に求めた、給水ポンプ２１００の
流量増加 量の最適値 プロセス制御計算機３０では、まず、給水ボンブ２１０
０の制御を行うために、データベース４０よリメンバー
シップに関するデータ４１，４２．４３を演算部３２に
取り込み、結合部に関するデータ４５を結合部３１に入
力する。

次に、プラント２０００に設けられた各種計測器から信
号５２１を入出力処理袋［５００内の入力処理部５２０
により計算機３０で処理を施し易い形に変更した後、演
算部３２に入力する。

演算部３２では、入出力処理袋［５００からの信号５２
５の中から、給水ポンプＡの制御に係るデータである主
蒸気流量と給水流量の差ｘｚ５２２、炉水位とその設定
値との差ＸＬ５２３．炉圧とその設定値との差Ｘｐ５２
４を挿出し、データ４１゜４２．４３を基にして、各デ
ータ単位に給水ポンプ２１００の流量の増加量ｆＬ＋　
ｆ、、ｆδを求める。

結合部３１では、ｆｚ、ｆｚ、ｆδをデータ４５を基に
して結合し、最適な給水ポンプ２１００の流量増加量Δ
Ｆを求める。求められたポンプ流量の増加量ΔＦ５１２
は、入出力処理装置５００内の出力処理部５１０によっ
て、プラント２０００で処理の施し易い形に変更される
。給水ポンプ２１００のモータは、入出力処理装置から
の５回転数指示信号５１１に従い回転数の変更を行う。

以上の処理により、給水ポンプＡ２１００の流量は最適
値に制御される。

例として、仮に主蒸気流量と給水流量との差Ｘｓが５０
”／ｈ、炉水位とその設定値との差Ｘらが１５０、炉圧
とその設定値との差が５ｋｇ／ａ１ｇの場合にプロセス
制御計算機３０内で行われている数値処理方法について
示す。

まず、メンバーシップ関数４１，４２．４３のそれぞれ
より求めた、給水ポンプＡの流量の増加量ｆ工、ｆｚ、
ｆｓを求める。

より。

ｆｘ＝５０　　−５＝１０９−５ ＝１０４Ｔ／Ｈ データ４２　：　ｆｚ＝ｂＸｂ　（ｂ＝０．５とする）
より、 ｆ２＝ｏ、５Ｘ（１５）”＝０．５Ｘ２２５＝１１３Ｔ
／Ｈ データ４３　：　ｆ　ＩＩ＝　Ｃ、／’ＥＥ”；　（Ｃ
÷０．８とする）より、 ｆａ＝　ｏ、ｓ（Ｔ　＝　２ 次に、結合部４５より、最適な給水ポンプ流量の増加量
ΔＦは次の様になる。

データ４５：八Ｆ＝ｆａＸ　　（ｆｘ＋ｆｚ）ΔＦ＝２
Ｘ　（１０４＋１１３） ：４３４Ｔ／Ｈ 以上により、給水ポンプ流量の最適な増加量ΔＦ＝４３
４↑／ｈを求めることができた。

次に、本実施例における各計算機間の異常診断及びバッ
クアップ方法について説明する。

各計算機間の異常診断方法は、中央監視計算機が正常か
否かによって異なる。

中央監視計算機が正常な場合には、従来の方法と同様な
形で中央監視計算機自身の自己診断が行われると共に、
各プロセス制御計ｎ８Ｎの異常診断と異常時のバックア
ップが中央監視計算機により行われる。

中央監視計算機が異常な場合には、プロセス制御計算機
間で、相互に、異常診断が行われ、異常時のバックアッ
プも相互に行われる。また、この時の中央監視計算機の
バックアップは、プロセス制御計算機が一定時間のみ行
い、その後、回復しなければ、プラントを安定に停止さ
せていく。

中央監視計算機が行うプロセス制御計算機の異常診断、
及び、プロセス制御計算機間相互で行われる異常診断は
次の方法によって行われる。

まず、各プロセス制御計算機は一定周期で、プラントパ
ラメータとそれをもとに決定した制御信号（制御値）を
ローカルエリアネット１０００を介して、他の総ての計
算機に同報で送信する。送信された計算機の中でその計
算機の異常診断を担当している計算機では、受信信号を
基にその計算機の異常診断を行う。

中央監視計算機１０によるプロセス制御計算機３０の異
常診断方法を示す。プロセス制御計算機３０から、例え
ば、主蒸気流量と給水流量との差Ｘｘ、炉水位とその設
定値との差ＸＬ、炉圧とその設定値との差Ｘｐ、及び、
制御情報である給水ポンプ流量の増加量ΔＦが中央監視
計０機１０に送信されたものとする。中央監視計算８！
１０には。

予めプロセス制御計算機３０の制御データである、デー
タ４１，４２，４３．４５がデータベース中に入力され
ている。このデータを基にｍ　Ｘ　ｔ　ＨＸ　Ｌ　ＩＸ
ｐから、プロセス制御計算機３０で行われた方法と同様
に、給水ポンプ流量の増加量ΔＦが算出される。この算
出結果ΔＦとプロセス制御計算機３０からのデータΔＦ
を比較し、等しければ計算機３０は正常と診断され１等
しくなければ異常と診断される。以上の方法により、計
算機のハードウェアのみでなく、ソフトウェア、特に、
データベースの診断をもあわせて行うことができる。

次に、バックアップ方法について説明する。

この診断で、プロセス制御計算機相互間の診断で異常が
検出された場合、つまり、中央監視計算機１０が異常で
あり、さらに、プロセス制御計算機の内少なくとも一台
が異常と診断された場合は。

即プラントを安定に停止させる。

また、中央監視計算機１０が正常に動作している時は、
異常と診断されたプロセス制御計算機のバックアップを
中央監視計算機１０によって行う。

ただし、この時、異常となっているプロセス制御計算機
の量が多く、中央監視計算機１０のみでは対応しきれな
くなった場合には、正常なプロセス制御計算機が異常プ
ロセス制御計算機の一部をバックアップする。

バックアップの具体例として、中央監視計算機１０で行
われるプロセス制御計算機３０のバックアップについて
第３図により説明する。

プロセス制御計算機３０による給水系の制御・監視は、
第２図で説明したように、プロセス制御計算機３０、入
出力処理装置５００中の入力処理部５２０、及び出力処
理部５１０等により行われる。また、プロセス制御計算
機３０と他の計算機との通信は、通信制御部５３０、回
線インターフユース１０２０及びローカルエリアネット
ワーク１０００を介して行われる。

中央監視計算機１０により、プロセス制御計算機３０の
異常が診断されると、中央監視計算機１０から入出力処
理装置５００に対し、プロセス制御計算機３０とのデー
タ伝送をとり止め、代りに中央監視計算機１０と直接デ
ータ伝送を行うように指示が出される。入出力処理部５
００では。

正常時にプロセス制御計算機３０に送信していた情報５
２５を、異常時には、情報５３２として、通信制御部５
３０、回線インターフユース１０２０、ローカルエリア
ネットワーク１０００を介して中央監視計０機１０に送
信する。中央監視計算機１０では、この送信されたデー
タと、予めデータベースに記憶してあったプロセス制御
計′ｎ機３０の制御用データとから、制御信号を算出し
、こんどは逆に、ローカルエリアネットワーク１０００
、回線インターフユース１０２０、通信制御部５３０を
介して。

出力処理部５１０に信号５３１として送信する。

出力処理部５１０では、正常時にプロセス制御計算機３
０からの信号５１３を処理した場合と同様に信号５３１
の処理を行い、制御信号５１１として給水系へ送信して
制御を行う。

次に本発明の主要部分である入出力処理装置５００につ
いて第４図を用いて説明する。

入出力処理部ｆｆ！５００では、プロセス制御計算機３
０の異常診断を行っている計算機（ここでは中央監視計
算機１０とする）からの計算機の切り替え信号が入力さ
れるとほぼ同時に、信号５３７を出力する。信号５３７
が出力されると、入力処理部５２０内の信号切替え装置
５２５及び出力処理部５１０内の信号切替え装置５１５
が働き、さらに、通信制御部５３０内の通信切替装置５
３９により、プロセス制御計算機３０との通信を中止し
て、インターフユース変換器６００を介して直接、入力
処理部５２０及び出力処理部５１０と通信を行い、プロ
セス制御計算機３０から中央監視計算機１０による制御
に切替える。

次に、通信制御部５３０で行われている計算機の切り替
え方法について説明する。

通信制御部５３０内のデータ監視装置５３５では、常に
入出力信号の監視が行われており、各計算機ごとに予め
定められた。計算機の切り替えを指示するビットパター
ン（計算機切替え指示信号）が入力されると、計算機を
切り替えるための信号５３７を出力する。仮に、プロセ
ス制御計算機３０の切替え指示信号が　“ｏｏｏｏｏ”
というビットパターンだった場合を例に計算機の切り替
え方法について以下、説明を行う。

中央監視計算機１０でプロセス制御計算機３゜の異常が
検出された場合には、中央監視計算機′１０から、計算
機の切替え指示信号　”ｏｏｏｏｏ”が出力される。こ
の信号は、ローカルエリアネットワーク１０００を介し
て入出力信号処理装置５００に入力される。入出力信号
処理装置内のデータ監視装置５３５では常に入力された
信号のビットパターンを監視しており、そのビット内に
“ｏｏｏｏｏ”というビットパターンが含まれていた場
合は、即計算機を切替えるための信号５３７を出力する
。

以上の方法により、計算機の切替えは確実に行われるが
、このままでは、ローカルエリアネットワーク内を伝送
される切替え信号とその他の情報に含まれるビットパタ
ーン”ｏｏｏｏｏ”を識別できず。

切替え信号以外の情報によっても’ｏｏｏｏｏ”という
ビットパターンが入力されるたびに計算機の切替えが行
われてしまう。

この問題を解決するために、データ監視装置５３５には
第５図に示したような以下の機能が備わっている。

入出力処理部５００に設置されているデータ監視装置５
３５は、他の計算機にもそれぞれ同じ機′能のものが設
置されている。データ監視装置５３５では、送信時には
、計算機からローカルエリアネットワーク１０００に伝
送される信号の中でＩｔ　０７１ビツトが五個続けて伝
送される場合には、四個口と五個口の１１０１＋ビツト
の間に１１１　Ｉ＋ビットを挿入して伝送を行う６逆に
、受信の場合には、ローカルエリアネットワーク１００
ｏがら計算機に伝送される信号の中で”０１００００”
というビットパターンがあった場合には、そのビットパ
ターンの中から“１″というビットを取り除いて、計算
機側へ伝送を行う、こうして、ローカルエリアネットワ
ーク内を伝送される　”ｏｏｏｏｏ”というビットパタ
ーンは総て計算機切替え指示信号であり、他の情報に含
まれるビットパターン　“ｏｏｏｏｏ”と混乱されるこ
とはない、また、この方法では、伝送される情報のビッ
トパターンに対する制約はなくどのようなビットパター
ンの情報でも伝送可能である。

以上は、プロセス制御計算Ｍ＆３０が他の計算機に切替
えられる場合について説明したが、他の計算機にもそれ
ぞれ個有の切替え指示信号が割当てられており、これら
のビットパターンについても、同様の処理が各データ監
視装置内で行われている。

また、プロセス制御計算機３０が他の計算機の切り替え
指示信号を出す場合は、バイパスライン３１を用いてデ
ータ監視装置をバイパスし、相手の計算機の切替え指示
信号をローカルエリアネットワークに送信する６ 本実施によれば、計算機内部で信号処理を行う前に計算
機の切替えを行うことが可能であるため、高速で計算機
の切替えを行うことができる。また、計算機とは独立し
た入出力処理部により計算機の切替え処理を行うため、
計算機の異常状態の影響を受けることが無く、大巾な信
頼性向上が可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、分散型制御システムにおける計算機の
切替え動作を、計算機と独立した入出力処理装置により
行うことができるため、計算機の切替え動作を高速に実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による集中監視機能分散型制御システム
の全体構成を表わすブロック図、第２図は個々の計算機
で行われている制御方法について表わしたブロック図、
第３図は各計算機間のバックアップ方法について示した
ブロック図、第４図は入出力処理装置の構成について示
したブロック図、第５図はデータ監視装置の機能につい
て示した図である。 ５００・・・入出力処理装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、計算機ごとに割り当てられたビットパターンが入出
   力処理装置に入力されることにより前記計算機の切替え
   を行うことを特徴とする集中監視機能分散型制御システ
   ム。