JP2011065254A - プラント制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】配線診断を正確に行うことができるプラント制御システムを実現することを目的にする。
【解決手段】本発明は、プラントの制御を行うプラント制御システムに改良を加えたものである。本システムは、トリガ信号を出力する制御装置と、この制御装置のトリガ信号を入力し、トリガ信号の入力からスロット番号に対応した時間経過後、プラントとの配線診断を行う複数のモジュールとを備えたことを特徴とする装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラントの制御を行うプラント制御システムに関し、配線診断を正確に行うことができるプラント制御システムに関するものである。

プラント制御システムは、プラントのフィールド機器（バルブ、流量計、温度計等）にＩ／Ｏモジュールを接続し、プラントの制御を行っている。近年、プラントからトリップ要求を入力して、プラントを安全に停止させるようになってきた。このように、トリップにより作動する入力スイッチの接点情報を、フィールド配線を介して、Ｉ／Ｏモジュールに入力しているが、フィールド配線異常により、プラントの停止操作をしないように、配線異常の診断を行っている。このような装置は、下記特許文献１，２等に示されている。

特開２００６−２０９４７０号公報 特開２００６−２０９６１８号公報

Ｉ／Ｏモジュールは、１つのプラントに対して、例えば数千設けられ、各Ｉ／Ｏモジュールは、例えば、１０ｍｓのクロックで、非同期で動作している。このため、ＣＰＵモジュールは、各Ｉ／Ｏモジュールの動作クロックより高速な周期、例えば１ｍｓ周期で、Ｉ／Ｏモジュールに対して入力または出力要求を行っている。

そして、Ｉ／Ｏモジュールが非同期で配線異常の診断を行っているので、異なるＩ／Ｏモジュール間で診断タイミングが同期してしまうと、配線状態によりケーブル間の容量等で結合し、自モジュールあるいは他モジュールの配線診断に影響を及ぼしてしまうという問題点があった。

そこで、本発明の目的は、配線診断を正確に行うことができるプラント制御システムを実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
プラントの制御を行うプラント制御システムにおいて、
トリガ信号を出力する制御装置と、
この制御装置のトリガ信号を入力し、トリガ信号の入力からスロット番号に対応した時間経過後、前記プラントとの配線診断を少なくとも行う複数のモジュールと
を備えたことを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明であって、
前記モジュールは、
前記プラントとの配線診断を少なくとも行う配線診断回路と、
前記制御装置からのトリガ信号を入力し、スロット番号に対応した時間経過後、前記配線診断回路に診断指示を行う制御部と
を設けたことを特徴とするものである。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明であって、
前記モジュールが複数搭載される複数のバックプレーンを設け、
前記制御装置は、バックプレーンごとにトリガ信号を出力することを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明であって、
前記モジュールは、起動時にスロット番号に対応した時間経過後、前記プラントとの配線診断を少なくとも行うことを特徴とするものである。

本発明によれば、制御装置がトリガ信号を出力し、このトリガ信号により、複数のモジュールが、スロット番号に対応した時間経過後、プラントとの配線診断を行うので、各モジュール間の診断タイミングを重ならないようにし、ケーブル間の容量等によるモジュール間の診断の干渉等を防ぎ、配線診断を正確に行うことができる。

本発明の一実施例を示した構成図である。 図１に示す装置の動作を示したタイミングチャートである。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示した構成図である。

図１において、ＣＰＵモジュール１は制御装置で、トリガ信号を出力する。複数のバックプレーン２は、ＣＰＵモジュール１に接続し、配線をハイレベル、ロウレベルに接続することにより、ｎ（ｎ：自然数）個のスロット番号が設定される。ｎ個のＩ／Ｏモジュール３は、バックプレーン２に接続され、バックプレーン２のスロット番号の配線に接続されると共に、プラント４に接続される。そして、Ｉ／Ｏモジュール３は、ＣＰＵモジュール１のトリガ信号を、バックプレーン２を介して入力し、トリガ信号の入力から、バックプレーン２からのスロット番号に対応した時間経過後、プラント４との配線診断を行う。Ｉ／Ｏモジュール３は、ｘ（ｘ：自然数）チャンネルの入出力回路３１、制御部３２を有する。入出力回路３１は、プラント４に接続し、入出力の少なくとも一方を行い、配線診断回路３１１を有する。配線診断回路３１１は、プラント３との配線診断を行う。制御部３２は、入出力回路３１を制御し、ＣＰＵモジュール１からのトリガ信号を入力し、バックプレーン２からのスロット番号に対応した時間経過後、配線診断回路３１１に診断指示を行う。

このような装置の動作を以下に説明する。図２は図１に示す装置のタイミングチャートを示した図である。ここで、ノード番号とは、バックプレーン２に対応して付される番号で、ｎ＝８とし、（ａ）はノード番号”１”、（ｂ）はノード番号”２”のバックプレーン２のタイミングチャートを示す。

各Ｉ／Ｏモジュール３の制御部３２は、バックプレーン２の配線からスロット番号を読み取る。そして、ＣＰＵモジュール１からバックプレーン２を介して指示を受け、各Ｉ／Ｏモジュール３の制御部３２は、各チャンネルの入出力回路３１を制御し、入出力回路３１はプラント４に対して入出力の少なくとも一方を行う。

そして、ＣＰＵモジュール１は、時刻ｔ１のとき、ノード番号”１”のバックプレーン２に対して、トリガ信号を出力する。このトリガ信号がバックプレーン２を介して、各Ｉ／Ｏモジュール３に入力される。このトリガ信号を受けて、各Ｉ／Ｏモジュール３の制御部３２は、スロット番号ごとに対応した時間Ｔ１〜Ｔ８経過後、各チャンネルの入出力回路３１の配線診断回路３１１に対して、時間をずらして診断指示を行う。この指示により、各チャンネルの配線診断回路３１１は、プラント４との配線診断を行い、次のＩ／Ｏモジュール３の配線診断が始まる前に、すべてのチャンネルの配線診断回路３１１の診断を終了する。

また、ＣＰＵモジュール１は、時刻ｔ２（＞ｔ１＋Ｔ８−Ｔ１）のとき、ノード番号”２”のバックプレーン２に対して、トリガ信号を出力する。このトリガ信号がバックプレーン２を介して、各Ｉ／Ｏモジュール３に入力される。このトリガ信号を受けて、各Ｉ／Ｏモジュール３の制御部３２は、スロット番号ごとに対応した時間Ｔ１〜Ｔ８経過後、各チャンネルの入出力回路３１の配線診断回路３１１に対して、時間をずらして、診断指示を行う。この指示により、各チャンネルの配線診断回路３１１は、プラント４との配線診断を行い、次のＩ／Ｏモジュール３の配線診断が始まる前に、すべてのチャンネルの配線診断回路３１１の診断を終了する。

このような動作をバックプレーン２１ごとに行い、再び、時刻ｔ３のとき、ＣＰＵモジュール１が、ノード番号”１”のバックプレーン２に対して、トリガ信号を出力し、上記の動作を繰り返す。

このように、ＣＰＵモジュール１がトリガ信号を出力し、このトリガ信号により、複数のＩ／Ｏモジュール３が、スロット番号に対応した時間経過後、プラント４との配線診断を行うので、各モジュール間の診断タイミングを重ならないようにし、ケーブル間の容量等によるモジュール間の診断の干渉等を防ぎ、配線診断を正確に行うことができる。

なお、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｉ／Ｏモジュール３は、バックプレーン２の配線により、制御部３２がスロット番号を読み取る構成を示したが、Ｉ／Ｏモジュール３ごとにスロット番号を格納する記憶部を設け、制御部３２が記憶部からスロット番号を読み取る構成にしてもよい。また、ＣＰＵモジュール１が、バックプレーン２を介して、各Ｉ／Ｏモジュール３の制御部３２にスロット番号を設定する構成にしてもよい。

また、Ｉ／Ｏモジュール３は、ＣＰＵモジュール１からのトリガ信号の入力によりプラント３の配線診断を行う構成を示したが、Ｉ／Ｏモジュール３は、パワーオンリセット時、つまり、起動時にスロット番号に対応した時間経過後、プラント４との配線診断を行う構成にしてもよい。

また、ＣＰＵモジュール１を示したが、これに限定されるものではなく、Ｉ／Ｏモジュール３にトリガ信号を出力する制御装置であればよい。また、ＣＰＵモジュール１が、バックプレーン２に接続される構成でもよい。

そして、配線診断回路３１１は、配線の短絡や断線だけでなく、接続されるフィールド機器の機器異常（オープン故障、短絡故障など）も配線異常として診断することはいうまでもない。

１ ＣＰＵモジュール
２ バックプレーン
３ モジュール
３１１ 配線診断回路
３２ 制御部
４ プラント

Claims (4)

1. プラントの制御を行うプラント制御システムにおいて、
   トリガ信号を出力する制御装置と、
   この制御装置のトリガ信号を入力し、トリガ信号の入力からスロット番号に対応した時間経過後、前記プラントとの配線診断を少なくとも行う複数のモジュールと
   を備えたことを特徴とするプラント制御システム。
2. 前記モジュールは、
   前記プラントとの配線診断を少なくとも行う配線診断回路と、
   前記制御装置からのトリガ信号を入力し、スロット番号に対応した時間経過後、前記配線診断回路に診断指示を行う制御部と
   を設けた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。
3. 前記モジュールが複数搭載される複数のバックプレーンを設け、
   前記制御装置は、バックプレーンごとにトリガ信号を出力することを特徴とする請求項１または２記載のプラント制御システム。
4. 前記モジュールは、起動時にスロット番号に対応した時間経過後、前記プラントとの配線診断を少なくとも行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプラント制御システム。

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