JP2006323551A

JP2006323551A - プラント制御システム

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Publication number: JP2006323551A
Application number: JP2005144883A
Authority: JP
Inventors: Kyotaro Hirasawa; 京太郎平沢; Makoto Fujii; 誠藤井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-05-18
Filing date: 2005-05-18
Publication date: 2006-11-30

Abstract

【課題】従来よりもシステム全体の制御装置の数を削減してコストダウンを図ると共に、高性能で信頼性の高いシステムを構築することが可能なプラント制御システムを提供する。
【解決手段】マスタ側の制御装置１には、自己が分担する本来の制御機能を実行する制御機能部１１に加えて、スレーブ側の制御装置２，３が備える制御機能部１２，１３が重複して設けられ、各制御装置１〜３は故障検知手段２１〜２３を備え、スレーブ側の制御装置２または３が故障した場合には、マスタ側の制御装置１の故障検知手段２１が故障を検知して通常は起動していない制御機能部１２または１３を起動してバックアップを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電プラントや製造プラントなどの各種のプラントを制御するプラント制御システムに係り、特には高性能で信頼性の高いシステムを実現するための技術に関する。

従来、例えば水力発電プラントに使用するプラント制御システムにおいては、複数の制御装置を併設し、各制御装置に別々の制御機能を分担させることで、各制御装置の制御負荷を軽減させるようにしたものが提供されている。

例えば、図７に示すように、１台のマスタ側の制御装置１と２台のスレーブ側の制御装置２，３があるとしたとき、マスタ側の制御装置１には水力発電プラントの各種機器の起動、停止などのシーケンス制御を行うシーケンス制御機能部（ＳＱＣ）が、スレーブ側の一方の制御装置２には水力発電機の出力電圧を調整する自動電圧制御機能部（ＡＶＲ）が、スレーブ側の他方の制御装置３には水力発電プラントの出力負荷や系統解列時の水車回転速度を調整する水車出力制御機能部（ＧＯＶ）が、それぞれ設けられている。

そして、各々の制御装置１〜３には、制御対象となる図示しない各種のプロセス機器がインタフェイスユニット４１〜４３を介して個別に接続されている。例えば、マスタ側の制御装置１に対応するインタフェイスユニット４１には水力発電プラントの遮断器が、スレーブ側の一方の制御装置２に対応するインタフェイスユニット４２には水力発電プラントの出力電圧検出器が、スレーブ側の他方の制御装置３に対応するインタフェイスユニット４３には水車回転速度センサが、それぞれ接続されている。なお、９は各制御装置１〜３の相互間を接続するためのデータバスである。

この構成のプラント制御システムにおいては、各制御装置１〜３に別々の制御機能部１１〜１３を設けて機能を分担させているので、マスタ側の制御装置１への負荷集中が軽減され、その結果、システム全体として見た場合の制御処理能力が高まり、高性能のシステムを構築できるという利点がある。

しかしながら、図７に示した構成のプラント制御システムにおいては、例えば経年劣化などの要因によって、制御装置１〜３の各制御機能部１１〜１３の内の一つが機能障害を起こすと、その故障した制御装置に付属するプロセス機器に対するデータの入出力が行えなくなり、水力発電プラントの運転が正常に継続できなくなって運転が停滞するといった不都合を生じる。

そこで、従来技術では、図８に示すように、同じ制御機能部１１〜１３を備えた一対の制御装置１〜３を併設してシステムを二重化した構成のものが提供されている（例えば、特許文献１等参照）。

この構成のプラント制御システムにおいては、一方（例えば左側）の制御装置を現用系、他方（例えば右側）の制御装置を待機系として予め設定し、正常時には、現用系の制御装置が動作状態を維持し、待機系の制御装置は待機状態を維持するようにしておく。そして、現用系の制御装置に故障が発生したときには、待機系の制御装置を現用系に、現用系の制御装置を待機系に切り替えるとともに、新たに現用系となる制御装置にインタフェイスユニットを切り替え接続し、これによって、常に連続的な制御を維持できるようにしている。

特公平５−８６５８２号公報

しかしながら、図８に示した従来構成のプラント制御システムは、システム全体で常に２倍の制御装置１〜３を設ける必要があるため、多数の制御機能部を必要とする場合には、これに比例してシステム全体が大きくなり、多大なコストアップを招来する。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、各制御装置に他の制御装置が担当する制御機能をバックアップとしてもたせることにより、システム全体の制御装置の数を削減してシステム全体のコストダウンを図るとともに、高性能で信頼性の高いシステムを構築することが可能なプラント制御システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明のプラント制御システムにあっては、次の構成を採用している。

本発明に係るプラント制御システムは、複数の制御装置が制御機能を分担して処理するプラント制御システムであって、本来の分担である制御機能を実行する本来制御機能部を有する第１の制御装置と、上記第１の制御装置が上記本来制御機能部により実行する制御機能を実行できる予備制御機能部、および上記第１の制御装置の故障を検知する故障検知手段を有する第２の制御装置とを備え、上記第２の制御装置の少なくとも一台は、本来の分担である制御機能を実行する本来制御機能部、または複数の上記第１の制御装置に対応する上記予備制御機能部を有し、上記第１の制御装置が故障した場合に、上記故障検知手段により上記第１の制御装置の故障を上記第２の制御装置が検知し、故障した上記第１の制御装置で実行していた制御機能を実行する上記予備制御機能部を起動して実行するように構成されていることを特徴としている。

本発明によれば、各々の制御機能をもつ制御装置自体を重複させるのではなく、各制御装置に他の制御装置が担当する制御機能部を重複して設けることでバックアップするようにしているので、従来に比べてシステム全体の制御装置の数を削減してシステム全体のコストダウンを図ることができるとともに、一部の制御装置が故障しても他の制御装置によってバックアップされるので、システムの停止等を防止することができ、高い信頼性を確保することができる。しかも、本来の制御機能は、各制御装置が基本的に分担しているので、高性能なシステムを実現することが可能になる。

以下、本発明を水力発電プラントを制御するプラント制御システムに適用した場合の実施の形態について説明する。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１におけるプラント制御システムの構成を示すブロック図である。

この実施の形態１のプラント制御システムは、マスタ側の１台の制御装置１とスレーブ側の複数台（ここでは２台）の制御装置２，３備える。

マスタ側の制御装置１は、自己が分担する本来の制御機能である水力発電プラントの各種機器の起動、停止などのシーケンス制御を行うシーケンス制御機能部（以下、ＳＱＣと表記する）１１を備えるとともに、さらにバックアップ用としてスレーブ側の各制御装置２，３が備えるのと同じ水力発電機の出力電圧を調整する自動電圧制御機能部（以下、ＡＶＲと表記する）１２や水力発電プラントの出力負荷や系統解列時の水車回転速度を調整する水車出力制御機能部（以下、ＧＯＶと表記する）１３が設けられている。

また、スレーブ側の２つの制御装置２，３の内、一方の制御装置２にはＡＶＲ１２が、他方の制御装置３にはＧＯＶ１３がそれぞれ設けられている。これにより、マスタ側の制御装置１とスレーブ側の一方の制御装置２同士はＡＶＲ１２が重複し、また、マスタ側の制御装置１とスレーブ側の他方の制御装置３同士はＧＯＶ１３が重複している。

また、このように重複している制御機能部１２，１３をもつ各制御装置（本例ではマスタ側およびスレーブ側の全ての制御装置）１〜３には制御機能部１１〜１３の故障を検知する故障検知手段としての故障検知部２１〜２３が設けられている。これらの故障検知部２１〜２３は、例えば、各制御装置１〜３が備える自己診断機能により異常が発見された場合に出力される故障検知信号を受信して他の制御装置の故障を検知するようになっている。なお、ハンドシェイク方式で制御装置１〜３相互間の故障の有無を検知するようにしてもよい。さらに、マスタ側の制御装置１には、故障検知部２１からの故障検知信号の内容に応じてＡＶＲ１２またはＧＯＶ１３を選択する機能選択部３１が設けられている。

各制御装置１，２，３には、インタフェイスユニット４１，４２，４３がそれぞれ対応して設けられており、各インタフェイスユニット４１，４２，４３には、ＳＱＣ１１、ＡＶＲ１２、ＧＯＶ１３によってそれぞれ制御されるべきプロセス機器（例えば遮断器、出力電圧検出器、水車回転速度センサなど）が個別に接続されている。

また、スレーブ側の各制御装置２，３と各インタフェイスユニット４２，４３との間にはそれぞれ接続切替手段としての切替スイッチ５２，５３が設けられている。各切替スイッチ５２，５３は、マスタ側の制御装置１の機能選択部３１から出力される切替信号によってインタフェイスユニット４２，４３がスレーブ側の各制御装置２，３との接続からマスタ側の制御装置１との接続にそれぞれ切り替えられるようになっている。なお、９は各制御装置１〜３の相互間を接続するためのデータバスである。
そして、この実施の形態１では、スレーブ側の制御装置２，３が特許請求の範囲における第１の制御装置に対応し、マスタ側の制御装置１が特許請求の範囲における第２の制御装置に対応している。

次に、上記構成を備えるプラント制御システムの動作について説明する。
スレーブ側の各制御装置２，３が共に正常に動作している状態では、マスタ側の制御装置１の機能選択部３１はＡＶＲ１２、ＧＯＶ１３のいずれも選択せずにスキップ状態を維持している。また、スレーブ側の各制御装置２，３はそれぞれ切替スイッチ５２，５３を介して対応するインタフェイスユニット４２，４３にそれぞれ接続されている。

したがって、正常状態では、マスタ側の制御装置１のＳＱＣ１１によってインタフェイスユニット４１に接続されたプロセス機器が制御され、また、スレーブ側の制御装置２のＡＶＲ１２によってインタフェイスユニット４２に接続されたプロセス機器が制御され、スレーブ側の制御装置３のＧＯＶ１３によってインタフェイスユニット４３に接続されたプロセス機器が制御される。

次に、スレーブ側の一方の制御装置２が故障した場合、その故障発生が故障検知部２２で検知されて故障検知信号がマスタ側の制御装置１およびスレーブ側の他方の制御装置３の各故障検知部２１，２３にそれぞれ通知される。

マスタ側の制御装置１の故障検知部２１はこの故障検知信号を受けると、その信号を機能選択部３１に送出する。これに応じて、機能選択部３１は、通常は起動していないＡＶＲ１２を選択起動するとともに、切替スイッチ５２を切り替えてこの制御装置１をインタフェイスユニット４２に接続する。なお、スレーブ側の他方の制御装置３の故障検知部２３は自己の故障ではないので、受信した故障検知信号を無視する。

これにより、スレーブ側の一方の制御装置２が故障したときには、マスタ側の制御装置１のＳＱＣ１１によってインタフェイスユニット４１に接続されたプロセス機器が制御されるとともに、機能選択部３１で選択されたＡＶＲ１２によってインタフェイスユニット４２に接続されたプロセス機器が制御される。なお、故障していないスレーブ側の制御装置３については、ＧＯＶ１３によってそのままインタフェイスユニット４３に接続されたプロセス機器が制御される。

同様に、スレーブ側の他方の制御装置３が故障した場合、その故障発生が故障検知部２３で検知されて故障検知信号がマスタ側の制御装置１およびスレーブ側の一方の制御装置２の各故障検知部２１，２２にそれぞれ通知される。

マスタ側の制御装置１の故障検知部２１は、この故障検知信号を受けると、その信号を機能選択部３１に送出する。これに応じて、機能選択部３１は、通常は起動していないＧＯＶ１３を選択起動するとともに、切替スイッチ５３を切り替えてこの制御装置１をインタフェイスユニット４３に接続する。なお、スレーブ側の一方の制御装置２の故障検知部２２は自己の故障ではないので、その故障検知信号を無視する。

これにより、スレーブ側の他方の制御装置３が故障したときには、マスタ側の制御装置１のＳＱＣ１１によってインタフェイスユニット４１に接続されたプロセス機器が制御されるとともに、機能選択部３１で選択されたＧＯＶ１３によってインタフェイスユニット４３に接続されたプロセス機器が制御されるようになる。なお、故障していないスレーブ側の制御装置２については、ＡＶＲ１２によってそのままインタフェイスユニット４２に接続されたプロセス機器が制御される。

このように、この実施の形態１のプラント制御システムは、スレーブ側の制御装置２，３が故障した場合には、スレーブ側の各制御機能部１２，１３をもつマスタ側の制御装置１が通常は起動していない制御機能部１２，１３を起動してバックアップするので、システムの動作が停止することなく制御が継続される。このため信頼性の高いシステムを実現することが可能になる。

しかも、従来のように各制御装置１〜３自体を二重化するのではなく、マスタ側の制御装置１にスレーブ側の制御装置２，３がもつ制御機能部１２，１３をバックアップとしてもたせているので、制御装置の数を徒に増加させる必要がなく、従来に比べてシステム全体の制御装置の数を削減してシステム全体のコストダウンを図ることができる。

実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２におけるプラント制御システムの構成を示すブロック図であり、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態２のプラント制御システムの特徴は、マスタ側の制御装置１の内部に、機能選択部３１からの切替信号によってインタフェイスユニット４２，４３がスレーブ側の制御装置２，３との接続から、マスタ側の制御装置１との接続に切り替える接続切替手段としての切替処理部６１が設けられていることである。
その他の構成は実施の形態１の場合と同様であるから詳しい説明は省略する。

したがって、この実施の形態２では、スレーブ側の制御装置２または３の故障発生によって選択機能部３１がＡＶＲ１２あるいはＧＯＶ１３を選択する場合には、この機能選択部３１からの切替信号に応じて、切替処理部６１が制御装置１をインタフェイスユニット４２または４３に接続する。

このように、この実施の形態２のプラント制御システムは、マスタ側の制御装置１の内部に切替処理部６１を設けてインタフェイスユニット４２，４３との接続を切り替えるようにしているので、実施の形態１のように外部に切替スイッチ５２，５３や当該スイッチ５２，５３の切替制御用の信号線を別途設けたりする必要がなく、構成を簡素化できるという利点がある。
その他の作用効果は、実施の形態１の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

実施の形態３．
図３は本発明の実施の形態３におけるプラント制御システムの構成を示すブロック図であり、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態３のプラント制御システムの特徴は、マスタ側の制御装置１にはＡＶＲ１２やＧＯＶ１３が設けられておらずＳＱＣ１１のみが設けられている。その代わりに、スレーブ側の各々の制御装置２，３にはＡＶＲ１２およびＧＯＶ１３が共に設けられている。

また、スレーブ側の各制御装置２，３には、故障検知部２２，２３が設けられるとともに、各故障検知部２２，２３からの故障検知信号に応じてＡＶＲ１２とＧＯＶ１３を選択する機能選択部３２，３３が設けられている。さらに、各機能選択部３２，３３からの切替信号によってインタフェイスユニット４２，４３がスレーブ側の制御装置２，３にそれぞれ接続されるように接続を切り替える切替処理部６２，６３が設けられている。なお、その他の構成は実施の形態１の場合と同様であるから詳しい説明は省略する。
そして、この実施の形態３では、スレーブ側の制御装置２，３の一方側が特許請求の範囲における第１の制御装置に対応し、スレーブ側の制御装置２，３の他方側が特許請求の範囲における第２の制御装置に対応している。

次に、上記構成を備えるプラント制御システムの動作について説明する。
スレーブ側の各制御装置２，３が共に正常に動作している状態では、スレーブ側の各制御装置２，３はそれぞれ切替処理部６２，６３により対応するインタフェイスユニット４２，４３にそれぞれ接続されている。

したがって、正常状態では、マスタ側の制御装置１のＳＱＣ１１によってインタフェイスユニット４１に接続されたプロセス機器が制御され、また、スレーブ側の一方の制御装置２のＡＶＲ１２によってインタフェイスユニット４２に接続されたプロセス機器が制御され、スレーブ側の他方の制御装置３のＧＯＶ１３によってインタフェイスユニット４３に接続されたプロセス機器が制御される。

次に、スレーブ側の一方の制御装置２が故障した場合、その故障発生が故障検知部２２で検知されて故障検知信号が他方の制御装置３の各故障検知部２３に通知される。

故障検知部２３は、この故障検知信号を受けると、その信号を機能選択部３３に送出する。これに応じて、機能選択部３３は、通常は起動していないＡＶＲ１２を起動するとともに、切替処理部６３に切替信号を出力してこの制御装置３をインタフェイスユニット４２に接続する。

これにより、スレーブ側の一方の制御装置２が故障したときには、スレーブ側の他方の制御装置３のＧＯＶ１３によってインタフェイスユニット４３に接続されたプロセス機器が制御されるとともに、機能選択部３３で選択されたＡＶＲ１２によってインタフェイスユニット４２に接続されたプロセス機器が制御されるようになる。

同様に、スレーブ側の他方の制御装置３が故障した場合、その故障発生が故障検知部２３で検知されて故障検知信号が一方の制御装置２の各故障検知部２２に通知される。

故障検知部２２は、この故障検知信号を受けると、その信号を機能選択部３２に送出する。これに応じて、機能選択部３２は、通常は起動していないＧＯＶ１３を起動するとともに、切替処理部６２に切替信号を出力してこの制御装置２をインタフェイスユニット４３に接続する。

これにより、スレーブ側の他方の制御装置３が故障したときには、スレーブ側の一方の制御装置２のＡＶＲ１２によってインタフェイスユニット４２に接続されたプロセス機器が制御されるとともに、機能選択部３２で選択されたＧＯＶ１３によってインタフェイスユニット４３に接続されたプロセス機器が制御されるようになる。

このように、この実施の形態３のプラント制御システムにおいても、スレーブ側の制御装置２，３の一方側が故障すると、他方側の制御装置が通常は起動していない制御機能部を起動してバックアップするので、システムの動作が停止することなく制御が継続され、信頼性の高いシステムを実現することが可能になる。

また、この実施の形態３では、マスタ側の制御装置１はＳＱＣ１１のみが設けられているので制御処理の負荷が軽減されている。すなわち、マスタ側の制御装置１は、スレーブ側の制御装置２，３からの各種の情報に基づいて制御シーケンスを実行しているので、通常、スレーブ側の制御装置２，３よりも負荷が大きい。この実施の形態３では、マスタ側の制御装置１のＳＱＣ１１は、スレーブ側の制御装置２，３の故障に影響されずに常に制御シーケンスの実行のみに専念できるため、マスタ側の制御装置１の負荷が軽減されて高い性能でかつ信頼性の高いシステムを実現することができる。

その他の作用効果は、実施の形態１の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

実施の形態４．
図４は本発明の実施の形態４におけるプラント制御システムの構成を示すブロック図であり、図２に示した実施の形態２と対応する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態４のプラント制御システムの特徴は、図２に示した実施の形態２の構成に対して、さらにバックアップ専用の予備制御装置４が付加されていることである。

すなわち、予備制御装置４は、スレーブ側の制御装置２，３が個々に備えるＡＶＲ１２およびＧＯＶ１３を全て備えるとともに、スレーブ側の制御装置２，３の故障を検知する故障検知部２４、およびこの故障検知部２４からの故障検知信号に応じてＡＶＲ１２とＧＯＶ１３を選択する機能選択部３４、およびこの機能選択部３４からの切替信号によってインタフェイスユニット４２，４３がこの予備制御装置４に接続されるように接続を切り替える切替処理部６４が設けられている。なお、その他の構成は図２に示した実施の形態２と同様である。
そして、この実施の形態４では、制御装置２，３が特許請求の範囲の第１の制御装置に対応し、残りの制御装置１，４が特許請求の範囲の第２の制御装置に対応している。

この実施の形態４において、スレーブ側の各制御装置２，３が共に正常な場合は、実施の形態２の場合と同様に、マスタ側の制御装置１のＳＱＣ１１によってインタフェイスユニット４１に接続されたプロセス機器が制御され、スレーブ側の一方の制御装置２のＡＶＲ１２によってインタフェイスユニット４２に接続されたプロセス機器が制御され、さらにスレーブ側の他方の制御装置３のＧＯＶ１３によってインタフェイスユニット４３に接続されたプロセス機器が制御される。

ここで、スレーブ側の制御装置２，３のいずれか一方あるいは双方が故障した場合には、予備制御装置４の故障検知部２４がこれを検知して機能選択部３４が通常は起動していないＡＶＲ１２およびＧＯＶ１３のいずれか一方、あるいは双方を選択するとともに、機能選択部３４からの切替信号に応じて切替処理部６４が予備制御装置４をインタフェイスユニット４２，４３のいずれか一方、あるいは双方に接続する。これにより、スレーブ側の制御装置２，３のいずれか一方あるいは双方が故障したときでも、予備制御装置４によってバックアップされてインタフェイスユニット４２，４３のいずれか一方、あるいは双方に接続されているプロセス機器が制御されるようになる。

また、スレーブ側の制御装置２，３および予備制御装置４がいずれも故障した場合には、マスタ側の制御装置１の故障検知部２１がこれを検知して機能選択部３１が通常は起動していないＡＶＲ１２およびＧＯＶ１３の双方を選択するとともに、これに応じて機能選択部３１から出力される切替信号によって切替処理部６１がスレーブ側のインタフェイスユニット４２，４３に接続する。これにより、スレーブ側の制御装置２，３および予備制御装置４が全て故障しても、マスタ側の制御装置１のＡＶＲ１２およびＧＯＶ１３によってインタフェイスユニット４２，４３に接続されたプロセス機器が制御されるようになる。

このように、この実施の形態４のプラント制御システムは、スレーブ側の制御装置２，３の片方が故障した場合のみならず、スレーブ側の制御装置２，３の双方が同時に故障した場合でも予備制御装置４が通常は起動していないＡＶＲ１２あるいはＧＯＶ１３を起動してバックアップし、さらに、予備制御装置４も故障したときにはマスタ側の制御装置１が各制御機能部１２，１３をバックアップするので、システムの動作が停止することなく制御が継続され、実施の形態１〜３の場合よりもさらに一層信頼性の高いシステムを実現することが可能になる。

なお、この実施の形態４では、図２に示した構成に対して予備制御装置４を付加した場合について説明したが、これに限らず、図１あるいは図３に示した構成に対して予備制御装置４を付加した構成とすることも可能である。

実施の形態５．
図５は本発明の実施の形態５におけるプラント制御システムの構成を示すブロック図であり、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。

上記の実施の形態１〜４では、ＡＶＲ１２およびＧＯＶ１３を制御装置間で重複して設けることでバックアップを可能としているが、ＳＱＣ１１のバックアップは考慮されていない。

そこで、この実施の形態５のプラント制御システムでは、複数台（本例では３台）の制御装置１〜３にそれぞれＳＱＣ１１、ＡＶＲ１２、ＧＯＶ１３を設けることにより、ＡＶＲ１２、ＧＯＶ１３だけでなくＳＱＣ１１もバックアップできるようにしている。

また、各制御装置１〜３には、故障を検知する故障検知部２１〜２３、各故障検知部２１〜２３からの故障検知信号に応じてＳＱＣ１１、ＡＶＲ１２、ＧＯＶ１３を選択する機能選択部３１〜３３、および各機能選択部３１〜３３からの切替信号によってインタフェイスユニット４１〜４３の制御装置１〜３に対する接続を切り替える切替処理部６１〜６３がそれぞれ設けられている。そして、この場合のバックアップの優先順位は、制御装置１，制御装置２，制御装置３となるように各機能選択部３１〜３３が順位付けられている。
そして、この実施の形態５では、各制御装置１〜３の内の一つが特許請求の範囲の第１の制御装置に対応し、残りの制御装置が特許請求の範囲における第２の制御装置に対応している。

上記構成において、各制御装置１〜３が全て正常に動作している場合には、制御装置１のＳＱＣ１１によってインタフェイスユニット４１に接続されたプロセス機器が制御され、制御装置２のＡＶＲ１２によってインタフェイスユニット４２に接続されたプロセス機器が制御され、さらに制御装置１３のＧＯＶ１３によってインタフェイスユニット４３に接続されたプロセス機器が制御される。

ここで、制御装置１〜３のいずれかに故障が発生した場合、故障が発生した制御装置以外の制御装置によりバックアップが行われる。例えば、ＳＱＣ１１が動作していた制御装置１が故障した場合には、次の制御装置２が故障検知部２２からの故障検知信号に基づいてＳＱＣ１１をバックアップするとともに、切替処理部６２によってインタフェイスユニット４１が接続される。この場合、制御装置２のＡＶＲ１２、制御装置３のＧＯＶ１３は制御をそのまま継続する。

また、双方の制御装置１，２が故障したときには、制御装置３が故障検知部２３からの故障検知信号に基づいてＳＱＣ１１およびＡＶＲ１２をバックアップするとともに、切替処理部６３によってインタフェイスユニット４１，４２が接続される。この場合、制御装置３のＧＯＶ１３は制御をそのまま継続する。

このように、この実施の形態５のプラント制御システムは、全ての制御装置１〜３にＡＶＲ１２、ＧＯＶ１３だけでなくＳＱＣ１１を設けているので、３台の制御装置１〜３の内の２台が故障しても残り１台の制御装置によってバックアップを行うことができる。したがって、システムは幾分複雑化するものの、実施の形態１〜４の場合よりもさらに一層信頼性の高いシステムを実現することが可能になる。

実施の形態６．
図６は本発明の実施の形態６におけるプラント制御システムの構成を示すブロック図であり、図５に示した実施の形態５と対応する構成部分には同一の符号を付す。

この実施の形態６のプラント制御システムは、実施の形態５と比較すると、各制御装置１〜３は全てＳＱＣ１１を備えているが、制御装置２はＡＶＲ１２を備えるがＧＯＶ１３が省略され、また、制御装置３はＧＯＶ１３を備えるがＡＶＲ１２が省略されている。
そして、この実施の形態６では、制御装置１を特許請求の範囲における第１の制御装置に対応させると、制御装置２，３が特許請求の範囲における第２の制御装置に対応する。制御装置２または制御装置３を第１の制御装置に対応させると、制御装置１が第２の制御装置に対応する。

この実施の形態６のプラント制御システムは、実施の形態５と同様に、各制御装置１〜３がＳＱＣ１１を備えているので、３台の制御装置１〜３の内の１台のいずれが故障しても（つまり、ＳＱＣ１１を備えた制御装置を特定しなくても）、残り２台の制御装置によってバックアップを行うことができる。しかも、実施の形態５と比較すると、制御装置２にはＧＯＶ１３が省略され、また、制御装置３にはＡＶＲ１２が省略されているので、実施の形態５の場合よりもシステムを幾分簡素化することができる。

その他の構成、および作用効果は、実施の形態５の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

なお、上記の実施の形態１〜６では、発明の理解を容易にするために、３台の制御装置１〜３を備えた場合について説明したが、３台に限るものではなく、さらに多数の制御装置を備えた場合についても適用できるのは勿論である。

また、上記の実施の形態１〜６では、制御装置１〜３や予備制御装置４がＳＱＣ１１、ＡＶＲ１２、およびＧＯＶ１３の３種類の制御機能部を備えた場合について説明したが、これに限らず、制御装置１〜３や予備制御装置４がその他の制御機能部を備えている場合についても本発明を適用することができる。

また、発電プラントに対して本発明のプラント制御システムに適用すれば、制御装置の故障により運転が停止する機会が減少するため、発電プラントの制御異常によって電力系統が不安定になるといったことが解消され、電力の安定供給を行うことが可能になる。また、発電プラントは無人運転していることが多いが、故障や保守点検のために保守員が発電プラントに赴く頻度も少なくて済むため、保守員の労力を軽減することも可能になる。

さらに、上記の実施の形態１〜６では、本発明を水力発電プラントを制御するプラント制御システムに適用した場合について説明したが、本発明はこのような水力発電用のプラント制御システムに限定されるものではなく、例えば、製造プラントなど、その他のプラント制御システムに適用することができる。

本発明の実施の形態１におけるプラント制御システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態２におけるプラント制御システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態３におけるプラント制御システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態４におけるプラント制御システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態５におけるプラント制御システムの構成を示すブロック図である。本発明の実施の形態６におけるプラント制御システムの構成を示すブロック図である。従来のプラント制御システムの構成を示すブロック図である。従来の二重化されたプラント制御システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１〜３制御装置、４予備制御装置、１１シーケンス制御機能部（ＳＱＣ）、
１２自動電圧制御機能部（ＡＶＲ）、１３水車出力制御機能部（ＧＯＶ）、
２１〜２４故障検知部（故障検知手段）、３１〜３４機能選択部、
４１〜４３インタフェイスユニット、５２，５３切替スイッチ（接続切替手段）、
６１〜６４切替処理部（接続切替手段）。

Claims

複数の制御装置が制御機能を分担して処理するプラント制御システムであって、本来の分担である制御機能を実行する本来制御機能部を有する第１の制御装置と、上記第１の制御装置が上記本来制御機能部により実行する制御機能を実行できる予備制御機能部、および上記第１の制御装置の故障を検知する故障検知手段を有する第２の制御装置とを備え、上記第２の制御装置の少なくとも一台は、本来の分担である制御機能を実行する本来制御機能部、または複数の上記第１の制御装置に対応する上記予備制御機能部を有し、上記第１の制御装置が故障した場合に、上記故障検知手段により上記第１の制御装置の故障を上記第２の制御装置が検知し、故障した上記第１の制御装置で実行していた制御機能を実行する上記予備制御機能部を起動して実行するように構成されていることを特徴とするプラント制御システム。
システム全体のシーケンス制御を行うシーケンス制御機能部を本来制御機能部として実行する一台のマスタ側の上記制御装置が、残りの前記制御装置であるスレーブ側の前記制御装置を管理することを特徴とする請求項１記載のプラント制御システム。
全てのスレーブ側の上記制御装置が上記第１の制御装置であり、全ての上記第１の制御装置の制御機能を実行できる予備制御機能部を有する一台のスレーブ側の上記第２の制御装置を有することを特徴とする請求項２記載のプラント制御システム。
上記複数の制御装置の内の少なくとも２つの制御装置は、システム全体のシーケンス制御を行うシーケンス制御機能部を備えていることを特徴とする請求項２記載のプラント制御システム。
上記故障検知手段が上記第１の制御装置の故障を検知した場合に、故障した上記第１の制御装置により制御されていたプロセス制御機器との間でプロセス情報を入出力するインタフェイスユニットを接続する接続切替手段を上記第２の制御装置が備えることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のプラント制御システム。