JP2017162319A

JP2017162319A - ワンループコントローラ

Info

Publication number: JP2017162319A
Application number: JP2016047741A
Authority: JP
Inventors: 慎一小泉; Shinichi Koizumi
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2016-03-11
Filing date: 2016-03-11
Publication date: 2017-09-14

Abstract

【課題】操作対象を制御するワンループコントローラにおいてメイン制御用の演算部に故障が発生しても操作対象の最低限のバックアップ制御を行う。【解決手段】コントローラ１において、第一ＣＰＵ２Ａは、自己の故障診断によって故障の有無を検出する。第一ＣＰＵ２Ａは、前記故障診断によって検出した故障を通知する信号を制御部３Ａに出力する。制御部３Ａは、第一ＣＰＵ２Ａから受けた前記故障を通知する信号を第二ＣＰＵ２Ｂに出力する一方で、表示部４への表示信号、操作対象５への制御信号の受け付けを第一ＣＰＵ２Ａから第二ＣＰＵ２Ｂに切り替える。第二ＣＰＵ２Ｂは、制御部３Ａから前記故障の通知する信号を受けると、測定値ＰＶ、目標値ＳＶ若しくは操作量ＭＶを表示させる制御信号を表示部４に出力する一方で表示部４の押しボタン４１による入力信号に基づく操作対象５の制御信号を制御部３Ａに出力する。【選択図】図１

Description

本発明はバックアップ制御機能を有するワンループコントローラに関する。

ワンループコントローラは、プロセス用制御部と操作部とが一体化されたユニット型のコントローラの態様を成し、ＰＩＤ制御等の各種の制御、演算を行うことができる。また、ワンループコントローラは、図３に示したコントローラ１のように伝送路６を介してプログラマブルロジックコントローラ７と互いにデータ伝送可能に接続されている。これにより、プログラマブルロジックコントローラ７からコントローラ１の制御用のプログラミングが可能となっている。

コントローラ１は、例えば、現場の測定装置８にて検出された測定値ＰＶ（ＰｒｏｃｅｓｓＶａｒｉａｂｌｅ）が目標値ＳＶ（ＳｅｔＶａｒｉａｂｌｅ）と一致するように操作対象５の操作量ＭＶ（ＭａｎｉｐｕｌａｔｉｖｅＶａｒｉａｂｌｅ）を自動制御する（特許文献１）。また、図４に例示したように、コントローラ１は、測定値ＰＶ、目標値ＳＶ、操作量ＭＶ等を出力表示する表示部を備える。

表示部９は目標値ＳＶの設定や操作対象５の手動操作を任意に行えるようになっている。表示部９は発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤディスプレイ）９０を具備し、コントローラ１のＣＰＵ２による制御によって測定値ＰＶ、目標値ＳＶ、操作量ＭＶ等を出力表示する。

コントローラ１の操作対象の手動制御時には表示部９の押しボタン９１による入力信号が制御部３を介してＣＰＵ２に供給される。一方、自動制御時には押しボタン９１を要することなく測定値ＰＶが目標値ＳＶと一致するように操作対象の操作量ＭＶが制御部３を介するＣＰＵ２によって自動的に制御される。以上のプロセス制御は表示部９の押しボタン９１によって任意に切り替え可能となっている。

そして、ＣＰＵ２に重故障（例えば、メモリ異常やウォッチドックタイマエラー等）が発生すると、制御部３のみによる表示部４のバックアップ制御に切り替わる。これにより、ＣＰＵ２を要することなく表示部９のＬＥＤディスプレイ９０から測定値ＰＶ、目標値ＳＶ、操作量ＭＶ等を出力表示させると共に押しボタン９１による操作量ＭＶの制御が可能となる（但し、伝送路６は使用不可となる）。

特開昭５８−７６９０１号公報

近年のワンループコントローラは表示部において発光ダイオードディスプレイに代えて液晶ディスプレイが多く採用されている。このコントローラの液晶ディスプレイでの測定値、目標値、操作量等の出力表示はＦＷ制御（フィードフォワード制御）が必須であることから発光ダイオードディスプレイを採用したワンループコントローラのような制御部のみでの操作対象のバックアップ制御を実行できないことがある。

本発明は、上記の事情に鑑み、操作対象を制御するワンループコントローラにおいてメイン制御用の演算部に故障が発生しても操作対象の最低限のバックアップ制御を行うことを課題とする。

そこで、本発明のワンループコントローラの一態様は、操作対象の制御信号を出力する第一演算部と、外部のプログラマブルロジックコントローラと互いにデータ伝送可能な第二演算部と、前記第一演算部の故障時に前記第二演算部から前記操作対象の制御信号を受けて当該操作対象を動作制御する制御部とを備える。

また、本発明のワンループコントローラの一態様は、前記ワンループコントローラにおいて、前記操作対象の測定値、目標値若しくは操作量を出力表示する液晶ディスプレイを有する表示部をさらに備え、前記制御部は、前記第一演算部の故障時に前記二演算部から前記出力表示の制御信号を受けて前記表示部に当該出力表示を実行させる。

前記第一演算部の一態様は、この第一演算部の故障を検出すると当該故障を通知する信号を前記制御部に出力する。

前記制御部の一態様は、前記第一演算部から受けた前記通知の信号を前記第二演算部に出力する。

前記第二演算部の一態様は、前記通知の信号を受けると前記操作対象の制御信号を前記制御部に出力する。

前記第二演算部の一態様は、前記通知の信号を受けると前記出力表示の制御信号を前記制御部に出力する。

以上の発明によれば操作対象を制御するワンループコントローラにおいてメイン制御用の演算部に故障が発生しても操作対象の最低限のバックアップ制御を行える。

本発明の実施形態におけるワンループコントローラのブロック構成図。同実施形態のバックアップ制御開始までのフローチャート。ワンループコントロールシステムの一例を示すブロック構成図。従来のワンループコントローラのブロック構成図。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

［本実施形態の概要］
図１に示された本実施形態のコントローラ１は、操作対象５を制御するワンループコントローラであって、少なくとも２つのＣＰＵ２と、液晶ディスプレイ（以下、ＬＣＤ）４０を備えた表示部４とを有する。２つのＣＰＵ２のうち、第一演算部である第一ＣＰＵ２Ａが操作対象５のプロセス制御やＬＣＤ４０の表示制御等の動作制御を行うメイン制御を実行する一方で、第二演算部である第二ＣＰＵ２Ｂが通常の伝送路制御を実行する。これにより、ＬＣＤ４０の表示処理に関わるフィードフォワード（Ｆ／Ｗ）制御の負荷軽減を図る。そして、第一ＣＰＵ２Ａに異常が発生した場合に第二ＣＰＵ２Ｂが表示部４、操作対象５の最低限のバックアップ制御を行う。

［コントローラ１のブロック構成例］
コントローラ１は、第一ＣＰＵ２Ａ，第二ＣＰＵ２Ｂ，制御部３Ａ，表示部４を有する。

第一ＣＰＵ２Ａは、正常時のＦＷ制御として、操作対象５のプロセス制御、表示部４の制御、第一ＣＰＵ２Ａ自身の故障診断を実行する。

第二ＣＰＵ２Ｂは、伝送路６を介して図３に示された外部のプログラマブルロジックコントローラ（以下、ＰＬＣ）７若しくは他のコントローラ１と互いにデータ伝送可能であり、第一ＣＰＵ２Ａの正常時に通常の伝送路制御を実行する。また、第二ＣＰＵ２Ｂは、第一ＣＰＵ２Ａの故障時にバックアップ制御を実行する（第一ＣＰＵ２Ａに代わっての制御部３Ａに対して表示部４，操作対象５の制御信号を出力する）。

制御部３Ａは、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ‐ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ）に例示される制御回路を備えたプログラマブルロジックデバイスであって、例えば、以下の処理を実行する。測定装置８から入力された測定値ＰＶの信号を第一ＣＰＵ２Ａ若しくは第二ＣＰＵ２Ｂに供給する。また、第一ＣＰＵ２Ａ若しくは第二ＣＰＵ２Ｂから受けた制御信号に基づく操作量ＭＶの信号を表示部４，操作対象５に供給する。さらに、第一ＣＰＵ２Ａの故障信号を第二ＣＰＵ２Ｂに供給する。そして、測定値ＰＶ、目標値ＳＶ若しくは操作量ＭＶを出力表示させる制御信号を表示部４に供給する。

表示部４は、制御部３Ａからの制御信号に基づき測定値ＰＶ，目標値ＳＶ若しくは操作量ＭＶ等の値を出力表示するＬＣＤ４０と、操作対象５を手動操作する押しボタン４１とを備える。

［コントローラ１のバックアップ制御開始の手順］
図１，２を参照しながらバックアップ制御開始のステップＳ１〜Ｓ５について説明する。

Ｓ１：第一ＣＰＵ２Ａは、操作対象５のプロセス制御及び表示部４の表示制御を制御部３Ａに実行させると共に第一ＣＰＵ２Ａ自身の故障診断を実行する。一方、第二ＣＰＵ２Ｂは、通常の伝送路制御を実行する。この伝送路制御により、例えば、制御部３Ｂ，伝送路６を介して図３に示された外部のＰＬＣ７若しくは他のコントローラ１とデータの送受信が行われる。

Ｓ２：第一ＣＰＵ２Ａは、自己の故障診断によって重故障（例えば、メモリ異常やウォッチドックタイマエラー等）の有無を検出する。前記重故障が検出されない場合（Ｎｏ）にはステップＳ１が継続実行される。

Ｓ３：第一ＣＰＵ２Ａは、ステップＳ２で前記重故障を検出して第一ＣＰＵ２Ａの動作継続が困難であると判断された場合（Ｙｅｓ）、重故障信号を制御部３Ａに出力する。

Ｓ４：制御部３Ａは、第一ＣＰＵ２Ａから受けた重故障信号を第二ＣＰＵ２Ｂに出力する一方で、第一ＣＰＵ２Ａに代えて第二ＣＰＵ２Ｂから表示部４，操作対象５の制御信号を受けるように制御を切り替える。

Ｓ５：第二ＣＰＵ２Ｂは、制御部３Ａから重故障信号を受けると、前記通常の伝送路制御を中止して、測定値ＰＶ、目標値ＳＶ若しくは操作量ＭＶを表示させる制御信号を表示部４に出力する。一方、表示部４の押しボタン４１による入力信号に基づく操作対象５の制御信号を制御部３Ａに出力する。これにより、第一ＣＰＵ２Ａを要せずして表示部４のＬＣＤ４０からの測定値ＰＶ、目標値ＳＶ若しくは操作量ＭＶの出力表示が可能となる。また、第一ＣＰＵ２Ａを要せずして表示部４の押しボタン４１による操作対象５の操作も可能となる。

［本実施形態の効果］
以上のようにコントローラ１によれば、第一ＣＰＵ２Ａの動作継続が不可能な重故障が発生した場合、第一ＣＰＵ２Ａの代わりに第二ＣＰＵ２Ｂから操作対象５の制御信号，測定値ＰＶ，目標値ＳＶ若しくは操作量ＭＶの信号が制御部３Ａに出力される。

したがって、操作対象５を制御するコントローラ１においてメイン制御用の演算部である第一ＣＰＵ２Ａに故障が発生しても操作対象５の最低限のバックアップ制御を行うことができる。特に、本態様においては、操作対象５の最低限のバックアップ操作、すなわち、表示部４からの操作対象５の手動操作または測定値ＰＶ，目標値ＳＶ，操作量ＭＶの出力表示を実行できる。また、表示部４にＬＣＤが適用された場合であっても操作対象５の最低限の操作が可能となる。

さらに、第一ＣＰＵ２Ａが第一ＣＰＵ２Ａの故障を検出すると当該故障を通知する信号を制御部３Ａに出力するので、制御部３Ａは第一ＣＰＵ２Ａの故障を認識できる。また、制御部３Ａが第一ＣＰＵ２Ａから受けた通知の信号を第二ＣＰＵ２Ｂに出力するので、第二ＣＰＵ２Ｂは第一ＣＰＵ２Ａの故障を認識できる。

そして、第二ＣＰＵ２Ｂが前記通知の信号を受けると表示部４の押しボタン４１からの入力信号に基づく操作対象５の制御信号を制御部３Ａに出力するので、第一ＣＰＵ２Ａが故障の状態であっても操作対象５の最低限の操作を行える。また、第二ＣＰＵ２Ｂが前記通知の信号を受けると前記出力表示の制御信号を制御部３Ａに出力するので、第一ＣＰＵ２Ａが故障の状態であっても表示部４のＬＣＤ４０から測定値ＰＶ，目標値ＳＶ，操作量ＭＶの出力表示を行える。

１…コントローラ（ワンループコントローラ）
２…ＣＰＵ、２Ａ…第一ＣＰＵ（第一演算部）、２Ｂ…第二ＣＰＵ（第二演算部）
３Ａ，３Ｂ…制御部
４…表示部、４０…ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、４１…押しボタン
５…操作対象
６…伝送路
７…ＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）
８…測定装置
ＰＶ…測定値
ＳＶ…目標値
ＭＶ…操作量

Claims

操作対象の制御信号を出力する第一演算部と、
外部のプログラマブルロジックコントローラと互いにデータ伝送可能な第二演算部と、
前記第一演算部の故障時に前記第二演算部から前記操作対象の制御信号を受けて当該操作対象を動作制御する制御部と
を備えたワンループコントローラ。
前記操作対象の測定値、目標値若しくは操作量を出力表示する液晶ディスプレイを有する表示部をさらに備え、
前記制御部は、前記第一演算部の故障時に前記二演算部から前記出力表示の制御信号を受けて前記表示部に当該出力表示を実行させる
請求項１に記載のワンループコントローラ。
前記第一演算部は、この第一演算部の故障を検出すると当該故障を通知する信号を前記制御部に出力する請求項２に記載のワンループコントローラ。
前記制御部は、前記第一演算部から受けた前記通知の信号を前記第二演算部に出力する請求項３に記載のワンループコントローラ。
前記第二演算部は、前記通知の信号を受けると前記操作対象の制御信号を前記制御部に出力する請求項４に記載のワンループコントローラ。
前記第二演算部は、前記通知の信号を受けると前記出力表示の制御信号を前記制御部に出力する請求項４に記載のワンループコントローラ。