JP2007058274A - 設備保護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ３重化されたデジタル演算処理装置を用いて信頼性を向上させることができ、しかも配線も簡素化できる設備保護装置を提供することである。
【解決手段】 機器保護に必要な複数のプロセス信号の各々につき３個の検出器１１により検出した３重化信号を入力装置１５に入力し、その３重化信号をバス１６を介して入力伝送処理装置１７に伝送する。この入力伝送処理装置１７で分配された各々のプロセス信号の３重化信号はバス１８を介して３重化されたデジタル演算処理装置１９に入力され、プロセス信号が異常か否かを判定する。３重化されたデジタル演算処理装置の異常判定信号はバス２２を介して出力装置２３に入力され、出力装置２３は、2 out of 3演算を施してプロセス信号が異常であるときは２重化された設備トリップ操作端１４に機器トリップ信号をそれぞれ出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、プラント設備の保護に必要な複数のプロセス信号のいずれかが異常を呈しているときはプラント設備の停止を行う設備保護装置に関する。

プラント設備にはプラント機器を保護するために設備保護装置が設けられている。例えば、発電プラントにおいてはプラント機器を保護するためにプラント保護装置が設けられ、発電プラントの各種プロセス信号のうち予め定めた複数のプロセス信号を監視し、それらのいずれかが異常を呈した場合には、プラントトリップ信号を出力してプラントを停止させてプラント機器を保護するようにしている。このような設備保護装置は、一般に、電磁リレー、アナログ式の関数演算器、乗数演算器、比較判定器等のハードワイヤードロジックにより構成されている。

図８は、従来の設備保護装置の構成図である。プラント設備の予め定めた複数のプロセス信号は、それぞれ３個の検出器１１ａ１、１１ｂ１、１１ｃ１〜１１ａｎ、１１ｂｎ、１１ｃｎで検出され、３重化信号として異常判定回路１２ａ〜１２ｎに入力される。各々の異常判定回路１２ａ〜１２ｎでは、３重化されたプロセス信号に対して2 out of 3演算を施し、異常信号が成立している場合には、２重化された出力リレー１３ａ、１３ｂにそれぞれ動作信号を出力する。出力リレー１３ａ、１３ｂは動作信号を入力すると、２重化された設備トリップ操作端１４ａ、１４ｂをそれぞれ駆動する。

一方、ハードワイヤードロジックに代えてディジタルコントローラにより、プラント機器の異常を判断してプラント機器を保護するための停止指令を出力するプラント保護装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１１８２６５号公報

しかしながら、建設時の試運転等では、設備保護装置の回路構成を見直すことが多々あり、ハードワイヤードロジックで構成された設備保護装置の場合、ハードウエア回路の改修工事には最低２〜３日程度の期間を必要とし、また、信頼性を維持することに苦慮している。

一方、特許文献１のものでは、検出器だけでなくディジタルコントローラも３重化しており、その３重化したディジタルコントローラの２台以上に異常が発生した場合でも、プラントを安全に停止できるようにすべく、検出器からの３重化信号をそれぞれ別のディジタルコントローラに入力している。従って、３重化されたプロセス信号に対して2 out of 3演算を施して異常信号の成立を判定するには、各々のディジタルコントローラ間で３重化されたプロセス信号を送受信しなければならない。その３重化されたプロセス信号の送受信はデジタル入出力装置を介して行っているので配線が煩雑となる。

本発明の目的は、３重化されたデジタル演算処理装置を用いて信頼性を向上させることができ、しかも配線も簡素化できる設備保護装置を提供することである。

請求項１の発明に係わる設備保護装置は、プラント設備の保護に必要な複数のプロセス信号を検出器で検出し、検出器で検出したいずれかのプロセス信号が異常を呈しているときはプラント設備の停止を行う設備保護装置において、プラント設備の停止を行うための２重化された設備トリップ操作端と、機器保護に必要な複数のプロセス信号の各々につき３個の検出器により検出した３重化信号を入力する入力装置と、前記入力装置で入力した３重化信号をバスを介して入力し分配する入力伝送処理装置と、前記入力伝送処理装置で分配された各々のプロセス信号の３重化信号をバスを介して入力しプロセス信号が異常か否かを判定する３重化されたデジタル演算処理装置と、３重化されたデジタル演算処理装置の異常判定信号をバスを介して入力し2 out of 3演算を施してプロセス信号が異常であるときは２重化された設備トリップ操作端に機器トリップ信号をそれぞれ出力する出力装置とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明に係わる設備保護装置は、プラント設備の保護に必要な複数のプロセス信号を検出器で検出し、検出器で検出したいずれかのプロセス信号が異常を呈しているときはプラント設備の停止を行う設備保護装置において、プラント設備の停止を行うための２重化された設備トリップ操作端と、機器保護に必要な複数のプロセス信号の各々につき３個の検出器により検出した３重化信号を入力する入力装置と、前記入力装置で入力した３重化信号をバスを介して入力し分配する入力伝送処理装置と、前記入力伝送処理装置で分配された各々のプロセス信号の３重化信号をバスを介して入力しプロセス信号が異常か否かを判定する２重化されたデジタル演算処理装置と、前記デジタル演算処理装置のいずれか一方からバスを介して異常判定信号を入力しプロセス信号が異常であるときは２重化された設備トリップ操作端に設備トリップ信号をそれぞれ出力する出力装置とを備えたことを特徴とする。

請求項３の発明に係わる設備保護装置は、プラント設備の保護に必要な複数のプロセス信号を検出器で検出し、検出器で検出したいずれかのプロセス信号が異常を呈しているときはプラント設備の停止を行う設備保護装置において、プラント設備の停止を行うための２重化された設備トリップ操作端と、機器保護に必要な複数のプロセス信号の各々につき３個の検出器により検出した３重化信号を入力する入力装置と、前記入力装置で入力した各々のプロセス信号の３重化信号をバスを介して入力しプロセス信号が異常か否かを判定するデジタル演算処理装置と、前記デジタル演算処理装置からバスを介して異常判定信号を入力しプロセス信号が異常であるときは２重化された設備トリップ操作端に設備トリップ信号をそれぞれ出力する出力装置とを備えたことを特徴とする。

請求項４の発明に係わる設備保護装置は、請求項１ないし３のいずれか一記載の発明において、前記デジタル演算処理装置は、デジタルのプロセス信号の３重化信号に対しては2 out of 3演算を施し、その演算結果に条件信号を付加してプロセス信号が異常であるか否かを判定することを特徴とする。

請求項５の発明に係わる設備保護装置は、請求項１ないし４のいずれか一記載の発明において、前記デジタル演算処理装置は、アナログのプロセス信号の３重化信号に対しては中間値を選択し、その中間値と設定値との比較結果に条件信号を付加してプロセス信号が異常であるか否かを判定することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、３個の検出器により検出した機器保護に必要な複数のプロセス信号の３重化信号を入力装置で入力し、バスを介して入力伝送処理装置に伝送し、３重化されたデジタル演算処理装置にバスを介して分配するので配線を簡素化できる。また、３重化されたプロセス信号に基づいて、３重化されたそれぞれのデジタル演算処理装置でプロセス信号が異常か否かを判定し、出力装置は３重化されたデジタル演算処理装置の異常判定信号に対して2 out of 3演算を施し、プロセス信号が異常であるときは２重化された設備トリップ操作端に機器トリップ信号を出力するので、信頼性を向上させることができる。

請求項２の発明によれば、３個の検出器により検出した機器保護に必要な複数のプロセス信号の３重化信号を入力装置で入力し、バスを介して入力伝送処理装置に伝送し、２重化されたデジタル演算処理装置にバスを介して分配するので配線を簡素化できる。また、３重化されたプロセス信号に基づいて、２重化されたそれぞれのデジタル演算処理装置でプロセス信号が異常か否かを判定し、出力装置は、プロセス信号が異常であるときは２重化されたデジタル演算処理装置の異常判定信号のいずれかを選択し、２重化された設備トリップ操作端に機器トリップ信号を出力するので、信頼性を向上させることができる。

請求項３の発明によれば、３個の検出器により検出した機器保護に必要な複数のプロセス信号の３重化信号を入力装置で入力し、バスを介してデジタル演算処理装置に入力するので配線を簡素化できる。また、３重化されたプロセス信号に基づいて、デジタル演算処理装置でプロセス信号が異常か否かを判定し、出力装置は、プロセス信号が異常であるときは２重化された設備トリップ操作端に機器トリップ信号を出力するので、信頼性を向上させることができる。

請求項４の発明によれば、デジタル演算処理装置は、デジタルのプロセス信号の３重化信号に対しては2 out of 3演算を施し、その演算結果に条件信号を付加してプロセス信号が異常であるか否かを判定するので、３重化された各々のプロセス信号に対して条件信号を付加して2 out of 3演算を施す場合に比較して、演算処理を簡素化でき信頼性を向上させることができる。

請求項５の発明によれば、デジタル演算処理装置は、アナログのプロセス信号の３重化信号に対しては中間値を選択し、その中間値と設定値との比較結果に条件信号を付加してプロセス信号が異常であるか否かを判定するので、３重化された各々のプロセス信号に対して設定値との比較を行いその比較結果に条件信号を付加してプロセス信号が異常であるか否かを判定する場合に比較して、演算処理を簡素化でき信頼性を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる設備保護装置のブロック構成図である。プラント設備の予め定めた複数のプロセス信号の各々は、それぞれ３個の検出器１１ａ１、１１ｂ１、１１ｃ１〜１１ａｎ、１１ｂｎ、１１ｃｎで検出され、３重化信号として入力装置１５に入力される。すなわち、機器保護に必要なプロセス信号の各々に対して３重化された３個の検出器１１ａｉ、１１ｂｉ、１１ｃｉが用意され、入力装置１５は１つのプロセス信号につきそれぞれ３重化信号を入力する。入力装置１５はデジタルのプロセス信号とアナログのプロセス信号との双方を入力し、アナログ信号はデジタル信号に変換する。

入力装置１５で入力したプロセス信号の３重化信号はバス１６ａ、１６ｂを介して２重化されたそれぞれの入力伝送処理装置１７ａ、１７ｂに入力される。入力伝送処理装置１７ａ、１７ｂは、入力装置１５から入力した３重化のプロセス信号を３個に分配し、バス１８ａ、１８ｂを介して３重化されたそれぞれのデジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃに入力する。デジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃは、例えば、マイクロプロセッサ等のコンピュータであり、各々のプロセス信号の３重化信号に基づいてプロセス信号が異常か否かを判定する。デジタルのプロセス信号の異常判定はデジタル信号判定手段２０ａ、２０ｂ、２０ｃで行い、アナログのプロセス信号の異常判定はアナログ信号判定手段２１ａ、２１ｂ、２１ｃで行う。

３重化されたデジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃの異常判定信号は、バス２２ａ、２２ｂ、２２ｃを介して出力装置２３に出力される。デジタル演算処理装置１９ａの出力は出力装置２３のデジタル出力部２４ａ１、２４ａ２に出力され、デジタル演算処理装置１９ｂの出力は出力装置２３のデジタル出力部２４ｂ１、２４ｂ２に出力され、デジタル演算処理装置１９ｃの出力は出力装置２３のデジタル出力部２４ｃ１、２４ｃ２に出力される。

そして、２重化された2 out of 3演算手段２５ａ、２５ｂで2 out of 3演算を施して、プロセス信号が異常であるときは、２重化された出力リレー１３ａ、１３ｂにそれぞれ動作信号を出力する。出力リレー１３ａ、１３ｂは動作信号を入力すると、２重化された設備トリップ操作端１４ａ、１４ｂに機器トリップ信号をそれぞれ出力する。

図２は、デジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃのデジタル信号判定手段２０ａ、２０ｂ、２０ｃの演算処理内容の一例を示すロジック図である。１つのプロセス信号に対し３個の検出器１１ａｉ、１１ｂｉ、１１ｃｉで検出された３重化のデジタルプロセス信号Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃは、2 out of 3演算回路２６に入力され、３個のデジタルプロセス信号Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃの論理値のうち２個以上が同じである論理値を選択して出力する。例えば、デジタルプロセス信号Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃの論理値が「１，０，１」あるいは「１，１，１」（論理値「１」が２個以上）であるときは「１」を出力し、「０，０，１」あるいは「０，０，０」（論理値「０」が２個以上）であるときは「０」を出力する。

2 out of 3演算回路２６の出力はアンド回路２７に入力される。アンド回路２７には条件信号Ｆが入力され、この条件信号Ｆが成立しているときに機器トリップ信号の設備トリップ操作端１４ａ、１４ｂへの出力が許可される。アンド回路２７の出力はオンディレータイマー２８を通して機器トリップ指令信号Ｔｒが出力される。オンディレータイマー２８は限時動作するものであり、アンド回路２７の出力を入力してから所定時間経過後に機器トリップ指令信号Ｔｒを出力する。これは、デジタルプロセス信号Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃの一過的な変動で機器トリップ指令信号Ｔｒが出力されるのを防止するためである。

このように、デジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃのデジタル信号判定手段２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、デジタルのプロセス信号の３重化信号に対しては2 out of 3演算を施し、その演算結果に条件信号Ｆを付加してプロセス信号が異常であるか否かを判定し、その判定結果をオンディレータイマー２８を通して出力するので、デジタルのプロセス信号の３重化信号のそれぞれに対し条件信号を付加しオンディレータイマー２８を通した信号に対して2 out of 3演算を施す場合に比較して演算処理が簡素化される。

図３は、デジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃのアナログ信号判定手段２１ａ、２１ｂ、２１ｃの演算処理内容の一例を示すロジック図である。１つのプロセス信号に対し３個の検出器１１ａｉ、１１ｂｉ、１１ｃｉで検出され、入力装置１５でデジタル信号に変換された３重化のアナログプロセス信号Ａａ、Ａｂ、Ａｃは、中間値選択回路２９に入力され、３個のアナログプロセス信号Ａａ、Ａｂ、Ａｃのうち中間値が選択されて出力される。例えば、アナログプロセス信号Ａａ、Ａｂ、Ａｃ値が「２３，２４，３０」であるときは、中間値である「２４」が選択されて出力される。

中間値選択回路２９の出力は比較回路３０に入力され設定値と比較される。中間値選択回路２９の出力が設定値を逸脱するときは、比較回路３０はアナログプロセス信号は異常であると判断しアンド回路２７に論理値「１」を出力する。一方、アンド回路２７には条件信号Ｆが入力され、図２に示したデジタル信号判定手段２０ａ、２０ｂ、２０ｃの場合と同様に、この条件信号Ｆが成立しているときに機器トリップ信号の設備トリップ操作端１４ａ、１４ｂへの出力が許可される。アンド回路２７の出力はオンディレータイマー２８を通して機器トリップ指令信号Ｔｒが出力される。

このように、デジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃのアナログ信号判定手段２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、アナログのプロセス信号の３重化信号に対しては中間値を選択し、その中間値と設定値との比較結果に条件信号Ｆを付加してプロセス信号が異常であるか否かを判定し、その判定結果をオンディレータイマー２８を通して出力するので、アナログのプロセス信号の３重化信号のそれぞれに対し設定値との比較を行い、その比較結果に条件信号を付加しオンディレータイマー２８を通した信号に対して2 out of 3演算を施す場合に比較して演算処理が簡素化される。

図４は、出力装置２３の一例を示す回路構成図である。図１に示した出力装置２３の2 out of 3演算手段２５ａ、２５ｂは、デジタル出力部２４ａ１、２４ａ２、２４ｂ１、２４ｂ２、２４ｃ１、２４ｃ２の入出力端子部３１ａ１、３１ａ２、３１ｂ１、３１ｂ２、３１ｃ１、３１ｃ２間の相互の接続の仕方により形成する。

デジタル出力部２４ａ１の端子Ｘａ１は、デジタル出力部２４ｂ１の端子Ｙｂ１に接続され、デジタル出力部２４ｂ１の端子Ｘｂ１は、デジタル出力部２４ｃ１の端子Ｙｃ１に接続され、デジタル出力部２４ｃ１の端子Ｘｃ１は、デジタル出力部２４ａ１の端子Ｙａ１に接続されている。

また、デジタル出力部２４ａ１はデジタル演算処理装置１９ａの出力信号（機器トリップ指令信号Ｔｒ）が論理値「１」のときは端子Ｘａ１の状態を論理値「１」とする。デジタル出力部２４ｂ１はデジタル演算処理装置１９ｂの出力信号が論理値「１」のときは端子Ｘｂ１の状態を論理値「１」とし、デジタル出力部２４ｃ１はデジタル演算処理装置１９ｃの出力信号が論理値「１」のときは端子Ｘｃ１の状態を論理値「１」とする。

デジタル出力部２４ａ１の入出力端子部３１ａ１は、端子Ｘａ１、Ｙａ１の双方が論理値「１」であるときに導通状態となる。デジタル出力部２４ｂ１の入出力端子部３１ｂ１は、端子Ｘｂ１、Ｙｂ１の双方が論理値「１」であるときに導通状態となり、デジタル出力部２４ｃ１の入出力端子部３１ｃ１は、端子Ｘｃ１、Ｙｃ１の双方が論理値「１」であるときに導通状態となる。このような接続関係を有するデジタル出力部２４ａ１、２４ｂ１、２４ｃ１の入出力端子部３１ａ１、３１ｂ１、３１ｃ１により、図１に示す2 out of 3演算手段２５ａを形成している。

デジタル出力部２４ａ２、２４ｂ２、２４ｃ２の入出力端子部３１ａ２、３１ｂ２、３１ｃ２の接続についても、デジタル出力部２４ａ１、２４ｂ１、２４ｃ１の入出力端子部３１ａ１、３１ｂ１、３１ｃ１の場合と同様に接続することにより、図１に示す2 out of 3演算手段２５ｂを形成する。すなわち、デジタル出力部２４ａ２の端子Ｘａ２をデジタル出力部２４ｂ２の端子Ｙｂ２に接続し、デジタル出力部２４ｂ２の端子Ｘｂ２をデジタル出力部２４ｃ２の端子Ｙｃ２に接続し、デジタル出力部２４ｃ２の端子Ｘｃ２をデジタル出力部２４ａ２の端子Ｙａ２に接続する。そして、デジタル出力部２４ａ２はデジタル演算処理装置１９ａの出力信号（機器トリップ指令信号Ｔｒ）が論理値「１」のときに端子Ｘａ２の状態を論理値「１」とし、デジタル出力部２４ｂ２はデジタル演算処理装置１９ｂの出力信号が論理値「１」のときに端子Ｘｂ２の状態を論理値「１」とし、デジタル出力部２４ｃ２はデジタル演算処理装置１９ｃの出力信号が論理値「１」のときに端子Ｘｃ２の状態を論理値「１」とする。

これにより、デジタル出力部２４ａ２の入出力端子部３１ａ２は、端子Ｘａ２、Ｙａ２の双方が論理値「１」であるときに導通状態となり、デジタル出力部２４ｂ２の入出力端子部３１ｂ２は、端子Ｘｂ２、Ｙｂ２の双方が論理値「１」であるときに導通状態となり、デジタル出力部２４ｃ２の入出力端子部３１ｃ２は、端子Ｘｃ２、Ｙｃ２の双方が論理値「１」であるときに導通状態となる。図１に示す2 out of 3演算手段２５ｂが形成される。

第１の実施の形態によれば、機器保護に必要な複数のプロセス信号の各々のプロセス信号について、それぞれ３個の検出器１１ａｉ、１１ｂｉ、１１ｃｉにより検出した３重化信号を入力装置１５で入力し、バス１６ａ、１６ｂを介して入力伝送処理装置１７ａ、１７ｂに伝送し、３重化されたデジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃにバス１８ａ、１８ｂを介して分配するので配線を簡素化できる。

また、３重化されたプロセス信号に基づいて、３重化されたそれぞれのデジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃでプロセス信号が異常か否かを判定し、出力装置２３は３重化されたデジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃの異常判定信号に対して2 out of 3演算を施し、プロセス信号が異常であるときは２重化された設備トリップ操作端１４ａ、１４ｂに機器トリップ信号を出力するので、信頼性を向上させることができる。

次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図５は本発明の第２の実施の形態に係わる設備保護装置のブロック構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、３重化されたデジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃに代えて、２重化されたデジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂとしたものである。２重化されたデジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂの一方は常用系とし他方は待機系として、常用系が故障したときに待機系に切り換える。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

３重化された３個の検出器１１ａｉ、１１ｂｉ、１１ｃｉで検出されたデジタルおよびアナログの３重化のプロセス信号は入力装置１５に入力され、入力装置１５はアナログ信号はデジタル信号に変換する。入力装置１５で入力したプロセス信号の３重化信号はバス１６ａ、１６ｂを介して２重化されたそれぞれの入力伝送処理装置１７ａ、１７ｂに入力され、３重化のプロセス信号を２個に分配し、バス１８ａ、１８ｂを介して２重化されたそれぞれのデジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂに入力される。デジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂは、各々のプロセス信号の３重化信号に基づいてプロセス信号が異常か否かを判定する。デジタルのプロセス信号の異常判定はデジタル信号判定手段２０ａ、２０ｂで行い、アナログのプロセス信号の異常判定はアナログ信号判定手段２１ａ、２１ｂで行う。

いま、デジタル演算処理装置１９ａを常用系とし、デジタル演算処理装置１９ｂを待機系とする。この場合、常用系のデジタル演算処理装置１９ａだけでなく待機系のデジタル演算処理装置１９ｂにおいてもプロセス信号の異常判定演算を行い、必要に応じて判定結果を照合する。そして、照合結果が一致する場合に常用系のデジタル演算処理装置１９ａから判定結果を出力装置２３に出力する。

デジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂはそれぞれ故障検出手段３２ａ、３２ｂを有している。故障検出手段３２ａ、３２ｂは、他方のデジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂの故障検出機能や自己診断機能を有し、例えば、常用系のデジタル演算処理装置１９ａの故障を検出したときは、常用系のデジタル演算処理装置１９ａから待機系のデジタル演算処理装置１９ｂに切り換えて、待機系のデジタル演算処理装置１９ｂの演算処理結果を出力装置２３に出力するとともに、常用系のデジタル演算処理装置１９ａに故障が発生したことを外部出力する。一方、常用系のデジタル演算処理装置１９ａは正常であるが、待機系のデジタル演算処理装置１９ｂの故障を検出したときは、常用系のデジタル演算処理装置１９ａでの演算処理は続行し、待機系のデジタル演算処理装置１９ｂが故障した旨を外部出力する。

２重化されたデジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂの演算処理結果（異常判定信号）は、バス２２を介して出力装置２３に出力される。デジタル演算処理装置１９ａが常用系であるときは、デジタル演算処理装置１９ａの演算処理結果が出力装置２３のデジタル出力部２４ａ、２４ｂに出力され、デジタル演算処理装置１９ｂが常用系であるときはデジタル演算処理装置１９ｂの演算処理結果が出力装置２３のデジタル出力部２４ａ、２４ｂに出力される。

そして、デジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂのいずれか一方からの出力信号を出力リレー１３ａ、１３ｂに設備トリップ指令信号として出力する。出力リレー１３ａ、１３ｂは、通常時には常に励磁状態にあり動作状態を維持しており、デジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂのいずれか一方からの出力信号（設備トリップ指令信号）により無励磁となり不動作状態となる。出力リレー１３ａ、１３ｂが不動作状態となったときに設備トリップ操作端１４ａ、１４ｂに機器トリップ信号が出力される。

第２の実施の形態によれば、３個の検出器１１ａｉ、１１ｂｉ、１１ｃｉにより検出した機器保護に必要なプロセス信号の３重化信号を入力装置１５で入力し、バス１６ａ、１６ｂを介して入力伝送処理装置１７ａ、１７ｂに伝送し、２重化されたデジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂにバス１８ａ、１８ｂを介して分配するので配線を簡素化できる。

また、３重化されたプロセス信号に基づいて、２重化されたそれぞれのデジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂでプロセス信号が異常か否かを判定し、出力装置２３は、プロセス信号が異常であるときは２重化されたデジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂの異常判定信号のいずれかを選択し、２重化された設備トリップ操作端１４ａ、１４ｂに機器トリップ信号を出力するので、信頼性を向上させることができる。

次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。図６は本発明の第３の実施の形態に係わる設備保護装置のブロック構成図である。この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、３重化されたデジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃに代えて、１個のデジタル演算処理装置１９としたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

３重化された３個の検出器１１ａｉ、１１ｂｉ、１１ｃｉで検出されたデジタルおよびアナログの３重化のプロセス信号は入力装置１５に入力され、入力装置１５はアナログ信号はデジタル信号に変換する。入力装置１５で入力したプロセス信号の３重化信号はバス１６を介してデジタル演算処理装置１９に入力される。デジタル演算処理装置１９は、各々のプロセス信号の３重化信号に基づいてプロセス信号が異常か否かを判定する。デジタルのプロセス信号の異常判定はデジタル信号判定手段２０で行い、アナログのプロセス信号の異常判定はアナログ信号判定手段２１で行う。

デジタル演算処理装置１９の異常判定信号は、バス２２を介して出力装置２３に出力される。デジタル演算処理装置１９の出力は出力装置２３のデジタル出力部２４ａ、２４ｂに出力される。プロセス信号が異常であるときは２重化された出力リレー１３ａ、１３ｂにそれぞれ動作信号を出力する。出力リレー１３ａ、１３ｂは動作信号を入力すると、２重化された設備トリップ操作端１４ａ、１４ｂに機器トリップ信号をそれぞれ出力する。

第３の実施の形態によれば、１個のデジタル演算処理装置１９でプロセス信号の異常を検出するので、構成を簡素化できコストも軽減できる。３個の検出器１１ａｉ、１１ｂｉ、１１ｃｉにより検出した機器保護に必要なプロセス信号の３重化信号を入力装置１７で入力し、３重化されたプロセス信号に基づいて、デジタル演算処理装置でプロセス信号が異常か否かを判定し、出力装置２３は、プロセス信号が異常であるときは２重化された設備トリップ操作端１４ａ、１４ｂに機器トリップ信号を出力するので、信頼性を向上させることができる。

次に、本発明の第４の実施の形態を説明する。図７は本発明の第４の実施の形態に係わる設備保護装置のブロック構成図である。この第４の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、入力伝送処理装置１７ａ、１７ｂに代えて分配器３３を設け、検出器１１ａｉ、１１ｂｉ、１１ｃｉからの３重化されたプロセス信号を分配器３３に入力し、分配器３３で３重化されたプロセス信号を３個に分配し、それぞれ３個の入力装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃを介して３重化されたデジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃに入力するようにしたものである。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

プラント設備の予め定めた複数のプロセス信号の各々は、それぞれ３個の検出器１１ａ１、１１ｂ１、１１ｃ１〜１１ａｎ、１１ｂｎ、１１ｃｎで検出され、３重化信号として分配器３３に入力される。分配器３３は、デジタルのプロセス信号（接点信号）の場合には、例えば接点増幅により３倍に増幅して、それぞれの入力装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃに入力する。一方、アナログのプロセス信号（電圧信号）の場合には、例えば抵抗器から並列回路を形成して抵抗器の両端電圧をそれぞれの入力装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃに入力する。このようにして、分配器３３でプロセス信号を分配する。

そして、各々の入力装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、アナログのプロセス信号はデジタルのプロセス信号に変換して、それぞれ対応するデジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃにバス１６ａ、１６ｂ、１６ｃを介して３重化されたプロセス信号を出力する。なお、デジタル演算処理装置１９ａ、１９ｂ、１９ｃおよび出力装置２３での演算処理内容は、図１に示した第１の実施の形態と同一であるので説明は省略する。

第４の実施の形態によれば、簡単な構成の分配器３３により、検出器１１ａｉ、１１ｂｉ、１１ｃｉで検出した３重化のプロセス信号を各々の入力装置１５ａ、１５ｂ、１５ｃに分配して入力できる。

本発明の第１の実施の形態に係わる設備保護装置のブロック構成図。 本発明の第１の実施の形態におけるデジタル演算処理装置のデジタル信号判定手段の演算処理内容の一例を示すロジック図。 本発明の第１の実施の形態におけるデジタル演算処理装置のアナログ信号判定手段の演算処理内容の一例を示すロジック図。 本発明の第１の実施の形態における出力装置の一例を示す回路構成図。 本発明の第２の実施の形態に係わる設備保護装置のブロック構成図。 本発明の第３の実施の形態に係わる設備保護装置のブロック構成図。 本発明の第４の実施の形態に係わる設備保護装置のブロック構成図。 従来の設備保護装置の構成図。

符号の説明

１１…検出器、１２…異常判定回路、１３…出力リレー、１４…設備トリップ操作端、１５…入力装置、１６…バス、１７…入力伝送処理装置、１８…バス、１９…デジタル演算処理装置、２０…デジタル信号判定手段、２１…アナログ信号判定手段、２２…バス、２３…出力装置、２４…デジタル出力部、２５…2 out of 3演算手段、２６…2 out of 3演算回路、２７…アンド回路、２８…オンディレータイマー、２９…中間値選択回路、３０…比較回路、３１…入出力端子部、３２…故障検出手段、３３…分配器

Claims (5)

1. プラント設備の保護に必要な複数のプロセス信号を検出器で検出し、検出器で検出したいずれかのプロセス信号が異常を呈しているときはプラント設備の停止を行う設備保護装置において、プラント設備の停止を行うための２重化された設備トリップ操作端と、機器保護に必要な複数のプロセス信号の各々につき３個の検出器により検出した３重化信号を入力する入力装置と、前記入力装置で入力した３重化信号をバスを介して入力し分配する入力伝送処理装置と、前記入力伝送処理装置で分配された各々のプロセス信号の３重化信号をバスを介して入力しプロセス信号が異常か否かを判定する３重化されたデジタル演算処理装置と、３重化されたデジタル演算処理装置の異常判定信号をバスを介して入力し2 out of 3演算を施してプロセス信号が異常であるときは２重化された設備トリップ操作端に機器トリップ信号をそれぞれ出力する出力装置とを備えたことを特徴とする設備保護装置。
2. プラント設備の保護に必要な複数のプロセス信号を検出器で検出し、検出器で検出したいずれかのプロセス信号が異常を呈しているときはプラント設備の停止を行う設備保護装置において、プラント設備の停止を行うための２重化された設備トリップ操作端と、機器保護に必要な複数のプロセス信号の各々につき３個の検出器により検出した３重化信号を入力する入力装置と、前記入力装置で入力した３重化信号をバスを介して入力し分配する入力伝送処理装置と、前記入力伝送処理装置で分配された各々のプロセス信号の３重化信号をバスを介して入力しプロセス信号が異常か否かを判定する２重化されたデジタル演算処理装置と、前記デジタル演算処理装置のいずれか一方からバスを介して異常判定信号を入力しプロセス信号が異常であるときは２重化された設備トリップ操作端に設備トリップ信号をそれぞれ出力する出力装置とを備えたことを特徴とする設備保護装置。
3. プラント設備の保護に必要な複数のプロセス信号を検出器で検出し、検出器で検出したいずれかのプロセス信号が異常を呈しているときはプラント設備の停止を行う設備保護装置において、プラント設備の停止を行うための２重化された設備トリップ操作端と、機器保護に必要な複数のプロセス信号の各々につき３個の検出器により検出した３重化信号を入力する入力装置と、前記入力装置で入力した各々のプロセス信号の３重化信号をバスを介して入力しプロセス信号が異常か否かを判定するデジタル演算処理装置と、前記デジタル演算処理装置からバスを介して異常判定信号を入力しプロセス信号が異常であるときは２重化された設備トリップ操作端に設備トリップ信号をそれぞれ出力する出力装置とを備えたことを特徴とする設備保護装置。
4. 前記デジタル演算処理装置は、デジタルのプロセス信号の３重化信号に対しては2 out of 3演算を施し、その演算結果に条件信号を付加してプロセス信号が異常であるか否かを判定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の設備保護装置。
5. 前記デジタル演算処理装置は、アナログのプロセス信号の３重化信号に対しては中間値を選択し、その中間値と設定値との比較結果に条件信号を付加してプロセス信号が異常であるか否かを判定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一記載の設備保護装置。
   

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