JP2011123808A

JP2011123808A - プラント制御システム及びその不良発生判定方法

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Publication number: JP2011123808A
Application number: JP2009282950A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Imahori; 友和今堀
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2011-06-23

Abstract

【課題】不要な装置不良検出および警報出力による装置稼働率の低下や運用者への負担増加を防止し、かつ継続的な軽故障発生の検出および警報出力を可能。
【解決手段】少なくとも1台の監視装置と、多重化構成の複数のプラント制御装置と、前記監視装置と各プラント制御装置を接続する伝送路と、前記各プラント制御装置間を接続するトラッキングインターフェースと、を有するプラント制御システムにおいて、前記各プラント制御装置は、その構成部品及び監視対象の不良を検出する自系の故障検出手段と、他系故障情報を前記トラッキングインターフェースを介して記録する他系故障情報記録手段と、前記他系故障情報を解析して判定値記憶手段に記憶された複数の判定値から一つの判定値を選択する判定値選択手段と、前記選択された判定値と前記自系の故障検出手段で検出された自系故障情報とを比較する不良発生判定手段と、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は各種プラントのプラント制御システムに関し、特に、不要な不良検出およびプラントの稼働率の低下を防止することができるプラント制御システムに関する。

一般に、原子力プラント等の各種プラントの制御システムは、複数の制御装置が様々な場所に配置され、各制御装置はネットワーク接続により、制御室にある監視装置に接続され、遠隔からの集中監視、操作が可能となっている。

また、制御装置は多重化構成で動作するものが多く、制御の継続が可能な軽微な故障（以下、「軽故障」という。）が発生した場合にはそのまま制御を継続させるが、制御継続が不可能な重大な故障（以下、「重故障」という。）が発生した場合には制御系の切替えを実施して相手系にて制御を継続し、信頼性の高いプラント制御を実現している。

また、軽故障であっても連続で発生するものや、断続であっても継続的に発生するものは重故障につながる可能性があり、制御装置によっては、軽故障の発生頻度によって一過性故障と継続故障を識別し、継続故障の場合は装置故障と判定するものがある（特許文献１参照。）。

特開２００１−３３７１８９号公報

上述した従来のプラント制御システムは、制御装置の構成部品や外部の監視対象に対する故障診断において、不良発生と判定するための判定値は予め決められた値であり、多重化された制御装置の故障レベルによって自動的に判定値を最適化することができない。

そのため、自系に継続的な軽故障が発生しているが相手系は不良発生しておらず、多重化構成として信頼性が保たれている状態で装置不良を検出するか、又は警報を出力すると、不要な装置稼働率の低下や運用者の負担増加を招くという課題がある。

また、不要な装置不良検出、警報出力を避けるため、高頻度の不良発生時のみ不良発生とする判定値に設定すると、両系にて同様な軽故障が継続したまま運用される可能性があり、片系が重故障に至った場合、軽故障が高頻度で継続している不安定な装置にて制御を実施することになり、片系が復旧する前に両系とも重故障に至る可能性がある。

本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、不要な装置不良検出および警報出力による装置稼働率の低下や運用者への負担増加を防止し、かつ、両系故障に至る前の迅速な対応を可能とし、信頼性の高いプラント制御システム及びその不良発生判定方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るプラント制御システムは、少なくとも1台の監視装置と、多重化構成の複数のプラント制御装置と、前記監視装置と各プラント制御装置を接続する伝送路と、前記各プラント制御装置間を接続するトラッキングインターフェースと、を有するプラント制御システムにおいて、前記各プラント制御装置は、その構成部品及び監視対象の不良を検出する自系の故障検出手段と、他系故障情報を前記トラッキングインターフェースを介して記録する他系故障情報記録手段と、前記他系故障情報を解析して複数の判定値から一つの判定値を選択する判定値選択手段と、前記選択された判定値と前記自系の故障検出手段で検出された自系故障情報とを比較する不良発生判定手段と、を具備することを特徴とする。

また、本発明に係るプラント制御システムの不良発生判定方法は、少なくとも１台の監視装置と、多重化構成の複数のプラント制御装置と、前記監視装置と各プラント制御装置を接続する伝送路と、前記各プラント制御装置間を接続するトラッキングインターフェースと、を有するプラント制御システムの不良発生判定方法において、自系故障情報から自系故障発生頻度を算出し、他系故障情報を解析して複数の判定値から一つの判定値を選択し、前記自系故障発生頻度が前記選択された判定値を超えた場合に不良発生と判定することを特徴とする。

本発明によれば、不要な装置不良検出および警報出力による装置稼働率の低下や運用者への負担増加を防止し、かつ、両系故障に至る前の迅速な対応を可能とすることができる。

本発明の第１の実施形態に係るプラント制御システムの構成図。本発明の第２の実施形態に係るプラント制御システムの構成図。

以下、本発明に係るプラント制御システム及びその不良発生判定方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係るプラント制御システムを、図１を用いて説明する。
プラント制御システム１の制御装置は、Ａ系（自系）のプラント制御装置１ａとＢ系（他系）のプラント制御装置１ｂの二重化構成で実現されており、プラント制御装置１ａ、１ｂ間はトラッキングバス４により接続され、プラント制御装置間のデータ通信を行っている。また、各プラント制御装置１ａ、１ｂと監視装置２は伝送Ｉ／Ｆ部１４ａ、ｂを介して伝送路３により接続され、各プラント制御装置１ａ、１ｂの状態表示及び操作を監視装置から行う。

プラント制御装置内のブロック構成をＡ系プラント制御装置１ａを用いて説明するが、各プラント制御装置１ａ、１ｂのブロック構成は同じものである。
プラント制御装置１ａは自系のプラント制御装置の構成部品や、他の装置との通信状態の異常を検出する故障検出手段６ａを有し、故障検出手段６ａによって検出された自系故障情報は自系故障情報記録手段７ａに保存される。この自系故障情報は、トラッキングインターフェース部５ａ、５ｂを経由して他系のプラント制御装置１ｂに送られ、他系故障情報記録手段８ｂに記録される。同様に、他系の故障情報は、他系のプラント制御装置１ｂからトラッキングインターフェース部５ａ、５ｂを経由してプラント制御装置１ａの他系故障情報記録手段８ａに記録される。

判定値変更手段９ａは、判定値選択手段１１ａと、判定値選択手段１１ａが制御装置１ｂの故障レベルに従って選択する複数の判定値（第１判定値１０ａ-１〜第ｎ判定値１０ａ-ｎ）が格納されている判定値記憶手段１０ａとから構成される。

判定値選択手段１１ａは他系故障情報記録手段８ａに記録された他系故障情報を解析し、他系のプラント制御装置１ｂの各診断項目毎の故障レベルによって複数の判定値１０ａ-１〜１０ａ-ｎから各種不良診断項目毎の判定値を選択し、判定値記憶手段１２ａに出力する。

不良発生判定手段１３ａは、故障検出手段６ａが検出した自系故障情報から各種故障の発生頻度を算出し、発生頻度が判定値記憶手段１２ａに記憶されている判定値を超えた場合に不良と判定し、伝送Ｉ／Ｆ部１４ａを経由して、監視装置２へメンテナンスを推奨する警報を通知する。

例えば、図１の判定値選択手段１１ａは、他系故障情報に基づいて他系のプラント制御装置１ｂにおける各種不良の発生頻度を算出し、その発生頻度によって各種不良診断項目毎の判定値を選択する構成となっており、他系での不良発生頻度が高いほど小さい値の判定値を選択し、自系の故障発生が低頻度でも装置不良と判定するようにする。

したがって、他系のプラント制御装置１ｂの不良発生頻度が高くなると、自系のプラント制御装置１ａの不良発生判定手段１３ａは自系の不良発生頻度が通常より低い場合でも不良発生と判定し、両系とも同様の不良が高頻度で発生する前に警報を出力する。一方、他系のプラント制御装置１ｂの故障頻度が低い場合、判定値選択手段１１ａは大きい値の判定値を選択するため、自系の故障発生が低頻度の場合は装置不良を検出せず、不要な警報出力を行わない。

このように、他系のプラント制御装置１ｂで、例えば、ハードウェアの劣化などにより制御継続可能な軽故障である修正可能ＥＣＣエラーが高頻度で発生した場合、自系のプラント制御装置１ａでも同様の修正可能ＥＣＣエラーが高頻度で発生する可能性があるが、その前にメンテナンスを推奨する警報を出力することで、メーカーによる事前の代替基板の準備等が可能となり、制御継続が不可能な重故障である修正不可能ＥＣＣエラーが発生した場合、または発生する前に、早急な復旧が可能となり、両系故障を防ぐことができる。

また、他系のプラント制御装置１ｂにて修正可能ＥＣＣエラーの発生頻度が低ければ、二重化装置として信頼性が保たれているため、プラント制御装置１ａは警報を出力せず、運用者に余計な負担をかけることがない。ここで、ＥＣＣ(Error Check and Correct)とは、メモリに誤った値が記録されていることを検出し、修正可能な場合は正しい値に訂正する機能であり、公知の技術である。

なお、上記実施形態では、プラント制御装置が二重化構成されている例で説明したが、二重化構成に限定されず、多重化構成のプラント制御装置にも適用できることは明らかである。

以上説明したように、本第１の実施形態によれば、自系のプラント制御装置と他系のプラント制御装置が互いの故障情報を交換し、受け取った他系の故障情報に基づいて適切な判定値を選択することにより、不要な装置不良検出および警報出力による装置稼働率の低下や運用者への負担増加を防止することができる信頼性の高いプラント制御システムを提供することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係るプラント制御システムを、図２を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

第２の実施形態は、図１に示した第１の実施形態に対し、各プラント制御装置１ａ、１ｂのプログラムや設定値を調整するための保守ツール１５を伝送路３に設け、保守ツール１５から伝送Ｉ／Ｆ部１４ａを通して、各種不良診断項目毎のツール判定値をツール判定値記憶手段１６ａに設定できるようにしたものである。

保守ツール１５は、例えば、制御装置の駆動年数や過去の故障履歴データなどにより、各診断項目毎に警報を出力したい判定値（故障発生頻度）を算出し、その判定値をツール判定値としてツール判定値記憶手段１６ａに設定する。

不良発生判定手段１３ａは、各診断項目毎の不良発生判定において、不良判定値記憶手段１２ａに記憶された判定値とツール判定値記憶手段１６ａに記憶されたツール判定値の小さい方を用いて不良発生判定を実施する。

本第２の実施形態によれば、他系故障情報の外に、制御装置の駆動年数や過去の故障履歴データなどに基づく情報を用いることにより、故障予測にそった装置不良検出及び警報出力が可能となり、不要な装置不良検出および警報出力による装置稼働率の低下や運用者への負担増加を防止することができる。

１…プラント監視システム、１ａ、１ｂ…プラント制御装置、２…監視装置、３…伝送路、４…トラッキングバス、５ａ、５ｂ…トラッキングＩ／Ｆ部、６ａ、６ｂ…故障検出手段、７ａ、７ｂ…自系故障情報記録手段、８ａ、８ｂ…他系故障情報記録手段、９ａ、９ｂ…判定値変更手段、１０ａ、１０ｂ…判定値記憶手段、１１ａ、１１ｂ…判定値選択手段、１２ａ、１２ｂ…判定値記憶手段、１３ａ、１３ｂ…不良発生判定手段、１４ａ、１４ｂ…伝送Ｉ／Ｆ部、１５…保守ツール、１６ａ、１６ｂ…ツール判定値記憶手段。

Claims

少なくとも１台の監視装置と、多重化構成の複数のプラント制御装置と、前記監視装置と各プラント制御装置を接続する伝送路と、前記各プラント制御装置間を接続するトラッキングインターフェースと、を有するプラント制御システムにおいて、
前記各プラント制御装置は、その構成部品及び監視対象の不良を検出する自系の故障検出手段と、他系故障情報を前記トラッキングインターフェースを介して記録する他系故障情報記録手段と、前記他系故障情報を解析して複数の判定値から一つの判定値を選択する判定値選択手段と、前記選択された判定値と前記自系の故障検出手段で検出された自系故障情報とを比較する不良発生判定手段と、を具備することを特徴とするプラント制御システム。
前記判定値選択手段は、他系故障情報から他系故障発生頻度を算出し、その他系故障発生頻度に基づいて前記判定値記憶手段に記憶された複数の判定値から一つの判定値を選択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。
前記不良発生判定手段は、前記自系故障情報から自系故障発生頻度を算出し、その自系故障発生頻度が前記判定値を超えた場合に不良発生と判定することを特徴とする請求項１又は２記載のプラント制御システム。
前記伝送路に各プラント制御装置を保守する保守ツールを設置し、
前記保守ツールは、ツール判定値を設定し、
前記不良発生判定手段は、前記ツール判定値が前記判定値より小さいときは前記自系故障発生頻度が前記ツール判定値を超えた場合に不良発生と判定することを特徴とする請求項３記載のプラント制御システム。
少なくとも１台の監視装置と、多重化構成の複数のプラント制御装置と、前記監視装置と各プラント制御装置を接続する伝送路と、前記各プラント制御装置間を接続するトラッキングインターフェースと、を有するプラント制御システムの不良発生判定方法において、
自系故障情報から自系故障発生頻度を算出し、
他系故障情報を解析して複数の判定値から一つの判定値を選択し、
前記自系故障発生頻度が前記選択された判定値を超えた場合に不良発生と判定する
ことを特徴とするプラント制御システムの不良発生判定方法。