JP2012073180A

JP2012073180A - 計装システム

Info

Publication number: JP2012073180A
Application number: JP2010219648A
Authority: JP
Inventors: Daiichi Takahashi; 大一高橋; Masayuki Tobo; 昌幸当房; Nobuyuki Yasuo; 信行安尾
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2012-04-12
Anticipated expiration: 2030-09-29
Also published as: JP5479288B2

Abstract

【課題】冗長化された計測計器のそれぞれが内蔵する電池寿命が同時に尽きることを防止できる計装システムを提供する。
【解決手段】タンク１には二重化された第１の計測計器２と第２の計測計器３が設置され、第１の計測計器２には、第１の無線発信装置４と第１の電池７が設置され、第２の計測計器３には、第２の無線発信装置５と第２の電池８が設置されている。第１の電池７と第２の電池８の設計上の電池寿命を、それぞれ１３ヶ月と１７ヶ月という互いに素の関係とする。
【選択図】図１

Description

本発明の実施例は、計装システムに関するものである。

従来、産業用プラントには監視や制御のための計測計器が複数設置され、これら計測計器と制御装置の間には有線ケーブルが布設され、前記計測計器による計測信号を前記制御装置に送信することにより、産業用プラントの監視や制御が行われてきた。しかし昨今は、布設工事費や建設期間の合理化を目的に有線ケーブルを省略し、無線による電波を利用して信号送信を行うワイアレス方式が採用されつつある。このワイアレス方式のメリットをフルに享受するためには電源供給の方法も見直す必要がある。

すなわち、従来においては、制御装置が有線ケーブルを通じて計測計器に電源供給を行ってきたが、ワイアレス方式では計測計器内に電池を内蔵させて電源を供給するように構成されている。ここで問題となるのは電池の寿命であり、電池寿命が尽きる前に計画的に電池交換（又は、電池へのバッテリチャージ）を行う必要があるが、電池の交換作業中には産業用プラントの監視や制御は中断することになる。

また、通常、産業用プラントに使用される計測計器のうち、当該計器が故障した場合に該プラントの継続運転を著しく難しくするものは重要な計測計器として取扱われ、計装システム設計における冗長化が計画されている。例えば、主要な制御に使用される計測計器は二重化（２台の計器が設置）が図られ、制御装置内において、１台の計器が故障した場合を判断してもう一方の健常な計器に信号ラインを切り替える等の処置が行なわれ、１台の計器が故障しても制御の継続に支障がないように計画されている。

また、さらに重要である保護機能に係わる計測計器においては三重化（３台の計器が設置）が図られ、制御装置内において、３つの計測値の中間値選択や、２ｏｕｔｏｆ３処理を行うことで、１台の計器が故障しても２台の健常な計器により保護機能には支障がないように計画されている。このように、たとえ計測計器が１台喪失しても、制御や保護機能を維持してプラントの運転継続を図るような冗長化設計が採用されている。なお、上記のような冗長化を採用する場合、通常、計測計器は同一設計（同一仕様、同一型式）のものを二重化、三重化することが原則である。

特開２００７−６７８２９号公報

しかしながら、上述したようなワイアレス方式により計器内に電池を内蔵する計測計器を二重化、三重化した場合に、各計測計器において同一の電池を用いると以下のような問題を生じる可能性がある。例えば、２台又は３台の計測計器の電池寿命が同じ時期にいっせいに尽きてしまう場合があり、せっかく計器自体を冗長化設置したにもかかわらず、制御や保護機能が喪失してプラントの運転継続が不可能になってしまうおそれがある。

また、電池寿命を管理して、設計上の電池寿命が尽きる前のタイミングを見計らい、冗長化設置した各計器について順繰りに電池交換（又は、電池へのバッテリチャージ）を施すことも考えられる。しかしながら、設計上の電池寿命は誤差を有するものであり、電池交換予定前にいっせいに電池寿命が尽きてしまう等のリスクは否定できない。

本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、冗長化された計測計器のそれぞれが内蔵する電池寿命が同時に尽きることを防止できる計装システムを提供することにある。

上記の課題を解決するため、実施例１の計装システムは、電池を内蔵し、該電池より電源供給を受けて作動する計測計器を多重化して設置した計装システムにおいて、前記多重化して設置された計測計器のそれぞれに内蔵される電池の寿命を互いに異なるものとしたことを特徴とするものである。より具体的には、各電池の寿命を互いに素の関係としたことを特徴とするものである。

実施例１の計装システムの構成を示す図である。実施例２の計装システムの構成を示す図である。

以下、本発明に係る計装システム及び計装システムにおける電池寿命の設定方法の実施例について、図面を参照して説明する。

（１−１）実施例１の構成
図１は、本実施例にかかる計装システム及び計装システムにおける電池寿命の設定方法の一例を示したものである。すなわち、図１において、タンク１は産業用プラントの一部を成し、この内部圧力を適切に保つことが本産業用プラントの運転には必須のものであるとする。そこで、前記タンク１には冗長化（ここでは二重化）された第１の計測計器２と第２の計測計器３が設置されている。

また、前記第１の計測計器２には、第１の無線発信装置４と第１の電池７が設置され、前記第２の計測計器３には、第２の無線発信装置５と第２の電池８が設置されている。そして、これらの電池７、８によって第１の計測計器２と第２の計測計器３のそれぞれに電源が供給されるように構成されている。なお、これらの電池７、８は、一定の電池寿命が尽きると電池交換（又は、電池へのバッテリチャージ）を行う必要が生じるものである。

なお、この場合、本実施例においては、第１の電池７と第２の電池８の設計上の電池寿命は、それぞれ１３ヶ月と１７ヶ月という互いに素の関係とされている。ここで、「互いに素の関係」とは、２つの電池の寿命期間の最大公約数が１であることを意味する。このように設計することにより、両電池の寿命期間の差は４ヶ月あるため、たとえ設計上の電池寿命に誤差があるとしても、２台の計測計器２、３の電池寿命が同時に尽きる可能性を事実上排除することができる。

上記のような電池７、８を備えた二重化された計測計器２、３は、いずれもタンク１の内部圧力を計測し、その計測信号を各計測計器２、３に設置された無線発信装置４、５を経由して無線により制御装置６に発信する。そして制御装置６はこれらの計測信号を受信して、図示されない制御回路や制御弁によりタンク１の内部を適正の圧力に保持するように制御することができるように構成されている。

なお、本実施例においては、例えば、二重化された一方の計測計器が故障した場合、制御装置６において、図示されない切替回路により健常な他方の計測計器が発信する計測信号を使用するように切替えが行われ、プラントの継続運転に支障がないように構成されている。

（１−２）実施例１の作用・効果
上記のような構成を有する本実施例においては、第１の電池７と第２の電池８の設計上の電池寿命はそれぞれ１３ヶ月と１７ヶ月という互いに素の関係とされているため、第１の電池７と第２の電池８の電池交換の時期が同時に発生することを防止することができる。すなわち、実際的には、保守員が電池交換の時期を管理・記録することで電池寿命が尽きる前に電池交換を行うことになるが、その場合、例えば、第１の電池７と第２の電池８の電池寿命をそれぞれ１０ヶ月と１５ヶ月という関係にすると、公倍数である３０ヶ月目には両電池の寿命が同時に尽きる事態が生じる。

これに対して、本実施例のように、第１の電池７と第２の電池８の電池寿命をそれぞれ１３ヶ月と１７ヶ月という互いに素の関係とすることにより、両電池の寿命が同時に尽きる時期を２２１ヶ月目（＝１３×１７）という極めて遠い将来に設定することが可能となる。

（１−３）実施例１の変形例
上述したような本実施例において、各計測計器の電池電圧を無線により制御装置に発信し、各電池電圧を監視することにより、一方の計器の電池電圧が他方の計器の電池電圧に対し著しく低下したことを検出した場合に、その電池の寿命が尽きたと判断することにより、各電池の交換時期を管理できるように構成することもできる。

（２−１）実施例２の構成
本実施例は、上記実施例１の変形例であって、計測計器が三重化されている場合を示したものである。すなわち、図２に示すように、タンク９は産業用プラントの一部を成し、この内部圧力が適切値を大きく逸脱した場合は、本産業用プラントの運転を停止することが必要であるとする。そこで、タンク９には冗長化された第１の計測計器１０、第２の計測計器１１及び第３の計測計器１２が設置されている。

また、前記第１の計測計器１０には、第１の無線発信装置１３と第１の電池１７が設置され、第２の計測計器１１には第２の無線発信装置１４と第２の電池１８が設置され、第３の計測計器１２には第３の無線発信装置１５と第３の電池１９が設置されている。これらの電池１７、１８、１９によって第１の計測計器１０、第２の計測計器１１、第３の計測計器１２のそれぞれに電源が供給されるように構成されている。

そして、これら三重化された計測計器１０、１１、１２はいずれもタンク９の内部圧力を計測し、その計測信号を無線発信装置１３、１４、１５を経由して無線により制御装置１６に発信する。そして制御装置１６はこれらの計測信号を受信し、図示されない保護回路により計測信号の中間値選択処置が施され、その値が適正値を大きく逸脱したことを検知した場合にはプラント運転を停止するように構成されている。

なお、この場合、本実施例においては、第１の電池１７、第２の電池１８及び第３の電池１９の設計上の電池寿命は、それぞれ３年、５年、７年という互いに素の関係とされている。このように設計することにより、３つの電池のうち、その２つの電池交換の時期が同時に発生することを防止することができる。すなわち、各電池の寿命期間の差は２年あるので、たとえ、設計上の電池寿命に誤差があるとしても、２台の計測計器が、同時に電池寿命が尽きる可能性を事実上排除することができる。

なお、本実施例においては、例えば、第１の計測計器１０が故障した場合、前記中間値選択が付与されているので、計測計器１１と計測計器１２の健常な２台の計測信号に基づいて監視・制御がなされ、保護機能には支障がないように計画されている。

（２−２）実施例２の作用・効果
上記のような構成を有する本実施例においては、第１の電池１７、第２の電池１８及び第３の電池１９の設計上の電池寿命は、それぞれ３年、５年、７年という互いに素の関係とされているため、３つの電池のうち、その２つの電池交換の時期が同時に発生することを防止することができる。すなわち、実際的には、保守員が電池交換の時期を管理・記録することで電池寿命が尽きる前に電池交換を行うことになるが、その場合、例えば、第１の電池１７、第２の電池１８及び第３の電池１９の電池寿命をそれぞれ２年、４年、６年という関係にすると、公倍数である４年目には第１の電池１７と第２の電池１８の寿命が同時に尽きる事態が生じる。

これに対して、本実施例のように、第１の電池１７、第２の電池１８及び第３の電池１９の電池寿命をそれぞれ３年、５年、７年という互いに素の関係とすることにより、２つの電池の寿命が同時に尽きる最短時期を１５年目という極めて遠い将来に設定することが可能となる。

（２−３）実施例２の変形例
上述したような本実施例において、各計測計器の電池電圧を無線により制御装置に発信し、各電池電圧を監視することにより、ある１つの計器の電池電圧が残り２つの計器の電池電圧に対して著しく低下したことを検出した場合に、その電池の寿命が尽きたと判断することにより、各電池の交換時期を管理できるように構成することもできる。

なお、上述したように、本明細書においては、本発明のいくつかの実施例を説明したが、これらの実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これらの実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…タンク
２…第１の計測計器
３…第２の計測計器
４…第１の無線発信装置
５…第２の無線発信装置
６…制御装置
７…第１の電池
８…第２の電池
９…タンク
１０…第１の計測計器
１１…第２の計測計器
１２…第３の計測計器
１３…第１の無線発信装置
１４…第２の無線発信装置
１５…第３の無線発信装置
１６…制御装置
１７…第１の電池
１８…第２の電池
１９…第３の電池

Claims

電池を内蔵し、該電池より電源供給を受けて作動する計測計器を多重化して設置した計装システムにおいて、
前記多重化して設置された計測計器のそれぞれに内蔵される電池の寿命を、互いに異なるものとしたことを特徴とする計装システム。
前記多重化して設置された計測計器のそれぞれに内蔵される電池の寿命を、互いに素の関係としたことを特徴とする請求項１に記載の計装システム。