JP2000081901A - モータマルチリレー及びプラント監視制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＭＭＲ遮断器がトリップのときに、コントロー
ラにトリップを通知するための直送ラインを廃し、フィ
ールドバスから通知する。 【解決手段】コントローラ１１とフィールドバス１４に
接続された各ＭＭＲは、ＭＭＲ遮断器１と制御回路４か
らなり、モータ１５は遮断器１を介して電力線１０に接
続され、接触器８により起動／停止される。ＣＰＵ４ｂ
はフィールドバス１４から起動指令を受信すると、ＤＯ
４ｄから出力して接点６を閉じ、リレー７を励磁して接
触器８を投入する。ＣＰＵ４ｂはリミットスイッチ５よ
りモータ１５の対象機器の状態をＤＩ４ｃを介して取り
込み、生存信号とともにフィールドバス１４に送信す
る。遮断器１の切断時に電源断して通信異常となるが、
代替電源３ａで制御回路４の動作を一時的に維持する。
遮断器１がトリップのとき、投入位置検出スイッチ３ｂ
が閉じるので、ＣＰＵ４ｂはトリップを判別し、トリッ
プ検出信号をフィールドバス１４に送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複数のＭＭＲ（モー
タマルチリレー）を集中して監視制御するシステムに関
わり、特に機器を操作するモータの制御を行うＭＭＲ
（モータマルチリレー）の異常検出方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラント監視制御システム等のシーケン
スコントローラ（ＳＱＣ）は、フィールドバスを介して
現場の各ＭＭＲに制御指令を送り、各ＭＭＲから制御対
象モータの状態情報を受け取る。なお、ＭＭＲはＳＭＣ
（ソフト・マルチリレー・コントローラ）とも別称され
る。

【０００３】ＭＭＲはＭＭＲ遮断器とＭＭＲ制御回路か
らなり、通常は複数のＭＭＲが一纏めにＭＭＲ盤に配置
されている。ＭＭＲはプラントのポンプや弁などの機器
を直接操作するモータ毎に設けられ、プラント機器が故
障した場合にＭＭＲ遮断器をトリップさせてモータへの
供給電源を断ち、機器を保護している。

【０００４】このとき、ＭＭＲ制御回路の供給電源が断
して、当該ＭＭＲの送信異常が発生するので、コントロ
ーラはＭＭＲの異常を知る。しかし、通信異常が遮断器
の開放によるとは断定しがたく、ＭＭＲの活線挿抜ない
し他の故障かもしれない。ましてや、プラント機器の故
障によるトリップか、保守点検などによる人為的な遮断
器開放かは、全く検知できない。そこで、ＭＭＲ遮断器
のトリップ位置の検出端子からコントローラまで直送ラ
インを設け、機器異常によるトリップの発生をコントロ
ーラ側で検知できるようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】多数のＭＭＲを集中監
視・制御するコントローラにとって、プラント機器の異
常による遮断器のトリップを正しく検知することは、制
御の信頼性と安全性を高める上で重要である。しかし、
通常のプラントで、現場のＭＭＲ盤とコントローラの置
かれる計算機室との距離は１００〜３００ｍ程度もあ
る。この間を、トリップ検知のための直送ケーブルを布
設（盤当り、ＭＭＲ数＋１（ＣＯＭ））するため、工事
費やスペース、コントローラの入力端子数の増大などの
問題がある。さらに、直送ラインの信頼性を確保するた
めのメンテナンスも必要になる。

【０００６】つまり、多数の直送ラインの布設は、コン
トローラとＭＭＲをフィールドバス化したことによる省
配線のメリットが失われるばかりか、直送ライン信頼性
によっては、プラント機器の誤動作を招く恐れが大き
い。

【０００７】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点に鑑み、機器異常によるトリップを直送ラインを用い
ずにコントローラに通知できるＭＭＲとプラント監視制
御システムを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、機器を駆動するモータと電源供給線の間に前記モ
ータの異常時にトリップするＭＭＲ遮断器と、上位コン
トローラの制御指令をフィールドバスより受信して前記
モータの制御を行うと共に対象機器の状態を監視するＭ
ＭＲ制御回路を備えたモータマルチリレーにおいて、前
記遮断器のトリップ時に閉じるトリップ位置検出接点を
前記ＭＭＲ制御回路の入力端に設け、前記遮断器が切断
したとき、前記トリップ位置検出接点からの入力の有無
によりトリップか否かを判定し、前記フィールドバスを
介して前記コントローラに通知することを特徴とする。

【０００９】また、前記ＭＭＲ制御回路が前記遮断器と
変圧器を介して供給されるＭＭＲ電源を備え、前記遮断
器の切断時に前記ＭＭＲ電源が停電する場合に、その代
替電源となるコンデンサまたはバッテリーを前記変圧器
の二次側に設けたことを特徴とする。

【００１０】さらに、プラント機器を駆動するモータ毎
に、遮断器と制御回路を併設してモータの操作と状態の
取得を行う複数のモータマルチリレー（以下、ＭＭＲと
呼ぶ）と、フィールドバスで接続し各ＭＭＲの状態を監
視しながら各モータに対する制御指令を出力するコント
ローラを備えるプラント監視制御システムにおいて、前
記ＭＭＲの制御回路は、周期的に対象機器の状態を示す
リミットスイッチなどの状態検出手段からの状態信号を
取り込んで前記コントローラに送信し、また、前記遮断
器の切断時にトリップ位置検出手段の接点信号を取り込
んでトリップか否かを判定し、トリップの場合は前記コ
ントローラにトリップ検出信号を送信することを特徴と
する。

【００１１】また、前記ＭＭＲの制御回路は、前記状態
信号に状変のある場合、状変後の状態信号が所定回数取
り込まれてから前記コントローラに送信するようにし、
前記遮断器の切断時に前記トリップ検出信号または前記
ＭＭＲの通信異常が先に前記コントローに通知されるよ
うにしたことを特徴とする。

【００１２】さらに、前記コントローラは、各ＭＭＲか
ら受信した状態信号に応じて前記制御指令を出力すると
共に、前記トリップ検出信号を受信した場合に当該ＭＭ
Ｒの対象機器と関連する機器のＭＭＲに対し、停止また
は現状維持の制御指令を出力することを特徴とする。

【００１３】これにより、コントローラは従来のような
直送ラインを用いることなくＭＭＲ遮断器のトリップを
検知でき、省線化と信頼性をともに向上できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。図２は、本発
明を適用するプラント監視・制御システムの概略の構成
を示す。コントローラ１１はフィールドバス１４を経由
して、ＭＭＲ１２，１３などを監視・制御する。ＭＭＲ
１２のＭＭＲ制御回路Ａはプラントのポンプの回転を調
整するモータ１５を、ＭＭＲ１３のＭＭＲ制御回路Ｂは
開度調整弁の開度を調整するモータ１６を監視・制御し
ている。通常のプラントシステムでは２０〜３０台のＭ
ＭＲが、現場の配置に応じて複数台纏めてＭＭＲ盤（図
示なし）に設置される。

【００１５】ＭＭＲ制御回路４はオペコン等で構成され
て、ポンプや開度調節弁などの対象機器毎に設けられ、
その機器状態を取り込むと共に機器の動作を制御する。
オン・オフ制御の場合は、機器の起動／停止または全開
／全閉等の状態をリミットスイッチ５によって取込み、
ＣＰＵ４ｂでフィールドバス１４の送信データに変換
し、ドライバー４ｅから送信する。機器状態を示す送信
データは、コントローラ１１のドライバー１１ｃに受信
される。

【００１６】コントローラ１１のＣＰＵ１１ｂは、受信
した機器状態データをもとに各ＭＭＲの操作指令を作成
し、ドライバー１１ｃからフィールドバス１４を経由し
て各ＭＭＲに対して出力する。コントローラ１１からの
操作指令はＭＭＲ制御回路４のドライバー４ｅで受信さ
れ、ＣＰＵ４ｂは受信データを解読して、各自の制御対
象機器（ポンプや開度調節弁）のモータ１５，１６を指
令通りに動作させる。なお、ＭＭＲ制御回路４の電源４
ａは、ＭＭＲ遮断器１を介して供給される。

【００１７】図１は、本発明の一実施例によるＭＭＲと
負荷の構成図を示す。ここでは、ＭＭＲ１２がモータ１
５をオン・オフ制御して、ポンプの起動／停止を行なっ
ている。モータ１５は電源線１０との間で、異常時に電
源を遮断するＭＭＲ遮断器１と、モータ１５を起動する
ための接触器８、モータ１５に規格値以上の過電流が流
れないように抑制する負荷継電器９を介して接続され
る。

【００１８】ＭＭＲ制御回路４はＭＭＲ遮断器１と同一
パネルに一体構成される。ＭＭＲ駆動電源４ａは、遮断
器１と接触器８の接続線から分岐した変圧器２を介し、
その二次側の低圧端子より供給される。変圧器２の二次
側の高圧端子には、ＭＭＲ制御回路４のｓ出力装置（Ｄ
Ｏ）４ｄのＯＮ出力により閉じる接点６と、接触器８の
投入・遮断を行うリレー７が直列に接続されている。コ
ントローラ１１からのモータ１５の制御指令により、Ｍ
ＭＲ制御回路４はリレー７の励磁・非励磁により接触器
８の投入・遮断を行い、モータ１５を起動／停止する。

【００１９】さらに、ＭＭＲ制御回路４は遮断器投入位
置検出スイッチ３ｂと、遮断器１の開放による電源遮断
時に、代替電源となるコンデンサ（又はバッテリ）３ａ
を付設している。コンデンサ３ａは変圧器２の二次側と
ＭＭＲ駆動電源４ａの間に設けられ、遮断器１の投入時
に蓄電されている。コンデンサ３ａは、遮断器１の切断
時にＭＭＲ制御回路４がその原因を判別し、コントロー
ラ１１に送信するのに必要な期間の電力を確保できる容
量を有している。なお、コンデンサ３ａに代えて、バッ
テリーを使用してもよい。

【００２０】図３に、遮断器投入スイッチと投入位置検
出スイッチの説明図を示す。（ａ）のように、ＭＭＲ遮
断器１の投入スイッチ１００はＯＮ，ＴＲＩＰ，ＯＦＦ
の３位置状態を持ち、ＴＲＩＰは自動遮断時の位置、Ｏ
ＦＦは手動切断時の位置である。ＴＲＩＰ状態は、投入
スイッチ１００に内蔵されているバイメタルが過電流に
よる温度上昇を検出すると、スイッチ１００を強制的に
ＴＲＩＰ位置に移動する。

【００２１】同図（ｂ）のように、投入スイッチ１００
の位置に対応した検出回路を具備し、スイッチ１００の
端子１００’はＣＯＭ（共通線）１０１と接続してい
る。端子１００’は、ＯＮ位置でＣＯＭ１０１と端子１
０２を絡し、ＯＦＦ位置でＣＯＭ１０１を開放する。ま
た、ＴＲＩＰ位置ではＣＯＭ１０１と端子１０３を短絡
する。遮断器投入位置検出スイッチ３ｂはこの端子１０
３に相当する。

【００２２】次に、本構成によるＭＭＲの動作を説明す
る。遮断器１投入により変圧器２を介してＭＭＲ駆動電
源４ａに電気を供給する。ＭＭＲ制御回路４のＣＰＵ４
ｂは、モータ１５のＯＮ／ＯＦＦ状態をリミットスイッ
チ５から入力装置（ＤＩ）を介して取り込み、正常時に
オン・オフする生存信号とともに送信データとする。そ
して、周期的にドライバー４ｅから状態信号と生存信号
を含む所定フォームの送信信号をフィールドバス１４に
送信する。一方、コントローラ１１からの操作指令をド
ライバー４ｅで受信すると、ＣＰＵ４ｂは受信したモー
タ１５の操作指令に応じて接点６をオン／オフし、接触
器８を制御するためのリレー７を励磁・非励磁する。

【００２３】この状態において、モータ１５またはその
対象機器に何らかの異常が発生し、モータ１５に異常電
流が流れて遮断器１がトリップした場合や、人為的に遮
断器１を切断した場合、ＭＭＲ制御回路４に対する変圧
器２からの供給電源が断たれ、生存信号が消失して通信
異常となり、通信異常ランプ４ｆが点灯される。また、
コントローラ１１のＣＰＵ１１ｂも、ＭＭＲ１２からの
生存信号が途絶えると、通信異常と判断して通信異常ラ
ンプ１１を点灯する。

【００２４】このままでは、フィールドバス１４に接続
されたコントローラ１１や他のＭＭＲ１３からは、ＭＭ
Ｒ１１２の通信異常が何の原因で発生したのか不明とな
る。しかし、本実施例によれば、遮断器１の切断時にコ
ンデンサ３ａを代替電源として、ＭＭＲ制御回路４の機
能を一時的に維持し、その間は生存信号を発生して通信
異常を回避する。

【００２５】そして、遮断器１がトリップによる切断の
場合は、投入位置検出スイッチ３ｂがＯＮ状態となり、
人為的に切断した場合は投入位置検出スイッチ３ｂがＯ
ＦＦとなる。このため、ＣＰＵ４ｂは投入位置検出スイ
ッチのＯＮ／ＯＦＦを取り込み、遮断器１の切断の原因
を判別する。ＭＭＲ遮断器１の切断要因がモータ異常に
よるトリップの場合、それを示すトリップ検出信号をド
ライバー４ｅを介してフィールドバス１４に送信する。
これにより、コントローラ１１や他のＭＭＲ１３は、Ｍ
ＭＲ１２における異常の原因を判別できる。トリップ検
出信号は送信信号のトリップデータ領域に、トリップ有
り＝１、トリップ無し（手動切断）＝０として載せる。

【００２６】ところで、ＣＰＵ４ｂによるＤＩからの状
態信号の取り込みは、従来は状変の有無に関わらず送信
データに反映される。このため、遮断器１の切断時にリ
ミットスイッチ５の電源断による誤情報が、トリップ情
報の検出前にコントローラ１１に送信され、誤った制御
指令を出力してしまう恐れがある。

【００２７】本実施例では、ＣＰＵ４ｂがＤＩの状変を
検出すると取り込みカウントを初期化し、状変後の状態
信号の取り込みカウントが一定値に達したときに送信信
号の状態データを更新する。したがって、リミットスイ
ッチ５の電源断による状変が直ちに送信されることはな
く、トリップ時にはトリップ検出信号が、他の時には生
存信号の消失による通信異常が先に送信されるので、コ
ントローラ１１による誤操作を回避できる。

【００２８】ＭＭＲの異常の原因がトリップの場合、コ
ントローラは関連する他の機器の制御指令に直ちに反映
する。たとえば、モータ１６に駆動される開度調節弁の
異常によりＭＭＲ１３の遮断器１がトリップしたとす
る。図２のプラントにおいて、開度調節弁とポンプは関
連機器である。このため、コントローラ１１からの操作
指令ないしはＭＭＲ１２のＣＰＵ４ｂ独自の判断によ
り、ポンプを駆動するモータ１５の停止若しくは現状維
持にロックさせる。

【００２９】以上、本実施例によれば、ＭＭＲの異常を
従来の直送ラインを廃して、フィールドバスラインのみ
で検出できるようにしたので、フィールドバス化による
省配線のメリットを向上でき、かつ直送ラインの場合の
メンテナンスの必要なしに、プラント制御の信頼性と安
全性を向上できる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、フィールドバスに接続
されたプラント機器の監視・操作を行うＭＭＲに、ＭＭ
Ｒ遮断器のトリップ位置検出点の入力信号を取り込む構
成としているので、ＭＭＲ遮断器の切断時に機器異常に
よるトリップか保守点検などの人為的な切断かを判別
し、フィールドバスを介して通知するので、従来のよう
な各ＭＭＲからコントローラへの遮断器投入位置の直送
ケーブルが不要となり、省配線とともにシステムの信頼
性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるＭＭＲの構成図。

【図２】本発明を適用するプラント監視・制御システム
の概略の構成図。

【図３】ＭＭＲ遮断器の投入スイッチと投入位置検出機
構の概略図。

【符号の説明】 １…ＭＭＲ遮断器、２…変圧器、３…遮断器投入位置検
出部、３ａ…コンデンサ（バッテリ）、３ｂ…投入位置
検出スイッチ、４…ＭＭＲ制御回路、４ａ…ＭＭＲ駆動
電源、４ｂ…ＣＰＵ、４ｃ…入力装置（ＤＩ）、４ｄ…
出力装置（ＤＯ）、４ｅ…ドライバー、５…リミットス
イッチ、６…接点、７…リレー、８…接触器、９…負荷
継電器、１０…電力線、１１…コントローラ（ＳＱ
Ｃ）、１１ｂ…ＣＰＵ、１１ｃ…ドライバー、１２，１
３…ＭＭＲ、１４…フィールドバス、１５，１６…モー
タ。

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 裕幸 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 (72)発明者 金子 智則 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内 Ｆターム(参考） 5H209 AA01 BB04 CC09 CC11 CC13 DD05 EE01 GG11 HH04 5H223 AA01 BB01 CC09 DD03 DD07 DD09 EE21

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機器を駆動するモータと電源供給線の間
   に前記モータの異常時にトリップするＭＭＲ遮断器と、
   上位コントローラの制御指令をフィールドバスより受信
   して前記モータの制御を行うと共に対象機器の状態を監
   視するＭＭＲ制御回路を備えたモータマルチリレーにお
   いて、 前記遮断器のトリップ時に閉じるトリップ位置検出接点
   を前記ＭＭＲ制御回路の入力端に設け、前記遮断器が切
   断したとき、前記トリップ位置検出接点からの入力の有
   無によりトリップか否かを判定し、前記フィールドバス
   を介して前記コントローラに通知することを特徴とする
   モータマルチリレー。
2. 【請求項２】 機器を駆動するモータと電源供給線の間
   に前記モータの異常時にトリップするＭＭＲ遮断器と、
   該遮断器と変圧器を介して供給されるＭＭＲ電源により
   動作し、上位コントローラの制御指令をフィールドバス
   より受信して前記モータの制御を行うと共に対象機器の
   状態を監視するＭＭＲ制御回路を備えたモータマルチリ
   レーにおいて、 前記遮断器の切断時に前記ＭＭＲ電源の代替電源となる
   コンデンサまたはバッテリーを前記変圧器の二次側に、
   かつ、前記遮断器のトリップ時に閉じるトリップ位置検
   出接点を前記代替電源と前記ＭＭＲ制御回路の間に、そ
   れぞれ設け、 前記ＭＭＲ制御回路は前記遮断器が切断したとき、前記
   トリップ位置検出接点からの入力の有無によりトリップ
   か否かを判定し、前記フィールドバスを介して前記コン
   トローラに通知することを特徴とするモータマルチリレ
   ー。
3. 【請求項３】 プラント機器を駆動するモータ毎に、遮
   断器と制御回路を併設してモータの操作と状態の取得を
   行う複数のモータマルチリレー（以下、ＭＭＲと呼ぶ）
   と、フィールドバスで接続し各ＭＭＲの状態を監視しな
   がら各モータに対する制御指令を出力するコントローラ
   を備えるプラント監視制御システムにおいて、 前記ＭＭＲの制御回路は、周期的に対象機器の状態を示
   すリミットスイッチなどの状態検出手段からの状態信号
   を取り込んで前記コントローラに送信し、また、前記遮
   断器の切断時にトリップ位置検出手段の接点信号を取り
   込んでトリップか否かを判定し、トリップの場合は前記
   コントローラにトリップ検出信号を送信することを特徴
   とするプラント監視制御システム。
4. 【請求項４】 請求項３において、 前記ＭＭＲの制御回路は、前記状態信号に状変のある場
   合、状変後の状態信号が所定回数取り込まれてから前記
   コントローラに送信するようにし、前記遮断器の切断時
   に前記トリップ検出信号または前記ＭＭＲの通信異常が
   先に前記コントローに通知されるようにしたことを特徴
   とするプラント監視制御システム。
5. 【請求項５】 請求項３または４において、 前記コントローラは、各ＭＭＲから受信した状態信号に
   応じて前記制御指令を出力すると共に、前記トリップ検
   出信号を受信した場合に当該ＭＭＲの対象機器と関連す
   る機器のＭＭＲに対し、停止または現状維持の制御指令
   を出力することを特徴とするプラント監視制御システ
   ム。