JP2017228106A - Analog output device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、上位制御装置からの制御用のデジタル信号を例えば電流や電圧のアナログ信号に変換し、例えば原子力発電プラントの制御対象機器に出力するアナログ出力装置に関するものである。 The present invention relates to an analog output device that converts a control digital signal from a host control device into, for example, an analog signal of current or voltage and outputs the analog signal to, for example, a control target device of a nuclear power plant.
従来のアナログ出力装置は、産業用プラントなどの制御を行う制御システムにおいては、D/A(デジタルアナログ)変換装置や演算増幅器を使用し、制御用のデジタル信号を、指定された電流または電圧のアナログ信号に変換して、制御対象となる外部負荷に出力するものである(例えば、特許文献参照)。 A conventional analog output device uses a D / A (digital analog) converter or an operational amplifier in a control system for controlling an industrial plant or the like, and converts a control digital signal to a specified current or voltage. It converts into an analog signal and outputs it to the external load used as a control object (for example, refer patent documents).
従来のアナログ出力装置は、マイコンや制御回路周辺でエラーが発生した場合には、異常な出力が実施され、プラント機器に大きな影響を与えるという問題点があった。 The conventional analog output device has a problem that when an error occurs around a microcomputer or a control circuit, an abnormal output is performed, which greatly affects plant equipment.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、エラーが発生した場合でも、不正なアナログ信号の出力を防止できるアナログ出力装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide an analog output device that can prevent an illegal analog signal from being output even when an error occurs.
この発明のアナログ出力装置は、
制御対象機器と、前記制御対象機器を制御する上位制御装置との間に配置されるアナログ出力装置であって、
前記制御対象機器に対する前記上位制御装置からのデジタル信号をアナログ信号に変換して前記制御対象機器に出力するアナログ出力部と、
前記アナログ出力部の動作を制御する制御部と、
前記アナログ出力装置の動作に関連するエラーを検出するエラー検出部と、
前記アナログ出力部は、前記エラーに対して複数のモードを有し、前記エラー検出部が前記エラーを検出すると、前記上位制御装置から複数の前記モードから設定された前記モードに対応するアナログ信号を前記制御対象機器に送信する。
The analog output device of the present invention is
An analog output device disposed between a control target device and a host control device that controls the control target device,
An analog output unit that converts a digital signal from the host controller for the control target device into an analog signal and outputs the analog signal to the control target device;
A control unit for controlling the operation of the analog output unit;
An error detection unit for detecting an error related to the operation of the analog output device;
The analog output unit has a plurality of modes for the error, and when the error detection unit detects the error, the analog output unit outputs an analog signal corresponding to the mode set from the plurality of modes from the host controller. Transmit to the control target device.
この発明のアナログ出力装置によれば、
エラーが発生した場合でも、不正なアナログ信号の出力を防止できる。
According to the analog output device of the present invention,
Even when an error occurs, it is possible to prevent an illegal analog signal from being output.
実施の形態1.
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態のアナログ出力装置は、当該アナログ出力装置が例えばクロックの喪失など、エラーが発生した場合でも、不正なアナログ信号の出力を防止することを目的とする。
図1はこの発明の実施の形態におけるアナログ出力装置の構成を示すブロック図である。
図2は図1に示したアナログ出力装置のマイコンとアナログ出力部との構成を示す図である。
図3は図2に示したアナログ出力装置のソフトウェア処理を示すフローチャートである。
図4は図2に示したアナログ出力装置のハードウェア処理を示すフローチャートである。
Embodiments of the present invention will be described below. An object of the analog output device according to the embodiment of the present invention is to prevent an illegal analog signal from being output even when an error occurs in the analog output device such as a clock loss.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an analog output device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the microcomputer and the analog output unit of the analog output device shown in FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing software processing of the analog output device shown in FIG.
FIG. 4 is a flowchart showing hardware processing of the analog output device shown in FIG.
図において、アナログ出力装置1は、上位制御装置2と、上位制御装置2が制御を行う制御対象機器3とに接続される。アナログ出力装置1は、制御部としてのマイコン4と、アナログ出力部5と、アナログ入力部6と、通信入出力部7とから構成される。マイコン4は、アナログ出力装置1全体を制御、すなわち、アナログ出力部5、アナログ入力部6、通信入出力部7を制御する。アナログ出力部5は、上位制御装置2のデジタル信号をアナログ信号に変換して制御対象機器3に送信する。
In the figure, the
アナログ入力部6は、制御対象機器3のアナログ信号をデジタル信号に変換して通信入出力部7に送信する。通信入出力部7は、上位制御装置2に対してデジタル信号の送受信を行う。アナログ出力装置1のマイコン4は、上位制御装置2の制御におけるデジタル信号をアナログ信号に変換して制御対象機器3へ出力する制御を行う。アナログ出力装置1のマイコン4は、制御対象機器3から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して上位制御装置2へ出力する制御を行う。
The
図2において、マイコン4は解析部11と、モード設定部12と、指令値設定部13とを備える。これらの各部は、マイコン4において、上位制御装置2からアナログ出力装置1にエラー時(故障時)のモードを設定するための部分である。解析部11は、上位制御装置2から受け取った指令信号が、指令値信号以外のモード設定信号を含んでいるか否かを解析する。
In FIG. 2, the
モード設定部12は、解析部11にて解析されたモード設定信号のモードをモード格納部21に格納する。また、モード設定部12は、エラー時のモードが後述する指定値モードの場合には、指令信号に含まれている指定値を指定値格納部22に格納する。指令値設定部13は、上位制御装置2の指令信号に含まれている指令値を指令値格納部23に格納する。
The
アナログ出力装置1は、メインクロック部31と、サブクロック部32と、エラー検出部8とを備える。メインクロック部31は、当該アナログ出力装置1の全ての動作を制御するメインクロックを供給する。サブクロック部32は、アナログ出力部5の後述するサブDACI/F26のみにサブクロックを供給する。
The
エラー検出部8は、マイコン4およびアナログ出力装置1の動作に関連する不正な状態をエラーとして検出する。エラー検出部8は、例えば、マイコン4およびアナログ出力装置1へ供給するメインクロックが喪失する(なくなる)クロックロスエラーや、規定時間内にマイコン4の処理が終了しない時のWDT(Watch Dog Timer、ウォッチドッグタイマ)エラーなどのエラーを検出する。エラー検出部8は、検出したエラーを後述するエラー格納部24に送出する。
The error detection unit 8 detects an illegal state related to the operation of the
アナログ出力部5は、エラー格納部24、モード格納部21、指定値格納部22、指令値格納部23、第一選択器41、第二選択器42、第三選択器43、メインDACI/F(D/Aコンバータインタフェース)25、サブDACI/F26、D/Aコンバータ27、リレー部28を備える。エラー格納部24は、エラー検出部8にて検出されたエラーに対応して、第一選択器41、第二選択器42、第三選択器43およびリレー部28に切換信号を送出する。
The
モード格納部21は、エラーが検出された時のモードを設定する。モード格納部21は、設定されたモードに対応する切換信号を第一選択器41、第二選択器42およびリレー部28にそれぞれ送信する。エラーが検出された時のモードは、出力断モード、指定値モード、前回値モードの3種類のモードがある。出力断モードは、出力を停止するモードである。指定値モードは、あらかじめ設定された指定値を出力するモードである。前回値モードは、エラーが検出される前回の指令値を出力するモードである。そして、切換信号は、前回値モードの時には第一選択器41に、指定値モードの時には第二選択器42に、出力断モードの時にはリレー部28にそれぞれ送出される。
The
指定値格納部22は、エラー時のモードが指定値モードに設定された場合に出力する指定値を格納するとともに当該指定値を送出する。指令値格納部23は、上位制御装置2からの指令値を格納するとともに当該指令値を送出する。メインDACI/F25は、第一選択器41により選択された指令値または第二選択器42により選択された指定値をD/Aコンバータ27へ送出する。メインDACI/F25は、メインクロック部31によって生成されるアナログ出力装置1全体に供給するメインクロックで動作する。
The specified
サブDACI/F26は、メインDACI/F25と同様に、第一選択器41により選択された指令値または第二選択器42により選択された指定値をD/Aコンバータ27へ送出する。サブDACI/F26は、サブクロック部32によって生成されるサブクロックで動作する。
The sub DACI / F 26 sends the command value selected by the
第一選択器41は、正常時には、指令値格納部23に格納された指令値を選択する。第一選択器41は、エラー時であって前回値モードの場合に、切換信号を受けて指令値格納部23に格納された前回の指令値を送出する。第二選択器42は、正常時には、第一選択器41により選択された指令値を送出されるように動作しない。第二選択器42は、エラー時であって指定値モードの場合に、切換信号を受けて指定値格納部22に格納された指定値を送出する。第三選択器43は、正常時には、メインDACI/F25からの出力値をD/Aコンバータ27に送出する。第三選択器43は、エラー時であってメインクロックが喪失するクロックロスエラーを検出した場合に、切換信号によりサブDACI/F26からの出力値をD/Aコンバータ27に送出する。
The
次に上記のように構成された実施の形態のアナログ出力装置1の動作について説明する。まず、アナログ出力装置1は、例えば原子力設備プラントを制御する上位制御装置2と、この上位制御装置2によって制御される例えば原子力設備プラントのプラント機器としての制御対象機器3との間に、1対1で配置される。アナログ出力装置1は、上位制御装置2からの制御用のデジタル信号を、マイコン4の制御によりアナログ出力部5を介して電流または電圧のアナログ信号に変換して制御対象機器3に出力する。そして、制御対象機器3は上位制御装置2により制御される。
Next, the operation of the
アナログ出力装置1は、当該アナログ出力装置1の動作に影響するエラーが発生した場合に備え、エラーが発生した場合の設定されたモードにより出力を制御する機能を有する。そして、アナログ出力装置1がエラー(故障)に陥った場合でも、制御対象機器3への異常信号の出力を防止する。
The
以下、アナログ出力装置1がエラーに陥った場合の動作について説明する。アナログ出力装置1は、上位制御装置2からの指令信号により、エラー時のモードをマイコン4を介して、アナログ出力部5のモード格納部21に設定する。エラー時のモードは、先にも示したように、あらかじめ設定された指定値を出力する「指定値モード」、前回の出力値を出力する「前回値モード」、出力を切り離す「出力断モード」の3種類のいずれかのモードである。
Hereinafter, an operation when the
アナログ出力装置1は、マイコン4およびアナログ出力部5の動作に関連するエラーが発生したことをエラー検出部8により検出すると、エラー格納部24に通知する。そして、エラー格納部24はエラーに対応する切換信号を送出し、第一選択器41、第二選択器42、第三選択器43またはリレー部28を切り換える。そして、エラーに対し、設定されたモードに応じた出力を実施する。さらに、マイコン4およびアナログ出力部5へ供給するメインクロックが喪失するクロックロスエラーが発生した場合は、サブクロック部32から生成されるサブクロックにより動作するサブDACI/F26を介して出力値がD/Aコンバータ27に送出される。
When the error detection unit 8 detects that an error relating to the operation of the
次に、図3を用いて、アナログ出力装置1のエラー検出時の処理について説明する。アナログ出力装置1のエラー時のモードの設定は、上位制御装置2からソフトウェア処理により行われる。まず、上位制御装置2から指令信号がアナログ出力装置1に送出される。次に、解析部11は上位制御装置2からの指令信号に、制御対象機器3への指令するための指令値以外に、エラー時のモードの設定を行うためのモード設定信号が含まれているか否かの解析を行う(図3のステップS1)。
Next, processing when an error is detected in the
次に、上位制御装置2からの指令信号の受信が初回であるか否か、または、モード設定信号が含まれているか否かを判断する(図3のステップS2)。そして、上位制御装置2からの指令信号の受信が初回ではなく、かつ、モード設定信号が含まれていない場合(NO)には、指令信号における制御対象機器3への指令値を指令値格納部23に送出する(図3のステップS6)。そして、指令信号の受信が初回、または、モード設定信号がある(YES)の場合には、モード設定部12は、出力断モード、指定値モード、前回値モードの3種類のいずれのモードの設定であるかをモード格納部21に格納する。
Next, it is determined whether or not the command signal is received from the
また、前回からモードの変更があった場合には、同様にモードをモード格納部21に格納する。次に、設定されたモードが指定値モードであるか否かを判断する(図3のステップS4)。そして、上位制御装置2から設定されたモードが指定値モードの場合(YES)には、指令信号に含まれる指定値を指定値格納部22に格納する(図3のステップS5)。
If the mode has been changed since the previous time, the mode is stored in the
また、上位制御装置2から指定されたモードが指定値モードでない場合、すなわち、出力断モードまたは前回値モードの場合(NO)、および、ステップS5にて指定値を格納した後には、上位制御装置2からの指令信号の指令値を指令値格納部23に格納する(図3のステップS6)。
In addition, when the mode specified by the
次に、図4を用いて、エラー時のアナログ出力装置1のハードウェア処理について説明する。尚、エラーが発生するまでは、指令値格納部23に格納された指令値が第一選択器41にて選択され、メインDACI/F25、第三選択器43、D/Cコンバータ27、リレー部28を介して、アナログ信号として送出されている。
Next, the hardware processing of the
まず、マイコン4およびアナログ出力部5の動作に関連する不正な状態を示すエラーとして、マイコン4およびアナログ出力部5へ供給するメインクロックが喪失するクロックロスエラーや、規定時間内にマイコン4の処理が終了しない時のWDT(Watch Dog Timer、ウォッチドッグタイマ)エラーなどのエラーが発生する。
First, as an error indicating an illegal state related to the operation of the
そして、エラー検出部8がエラーの発生を検出する(図4のステップS10)。次に、当該エラーに対応したエラー信号をエラー格納部24に格納する(図4のステップS11)。次に、格納されたエラー信号がマイコン4およびアナログ出力部5へ供給するメインクロックが喪失するクロックロスエラーであるか否かを判断する(図4のステップS12)。そして、クロックロスエラーの場合(YES)には、第三選択器43に切換信号を出力する。
Then, the error detection unit 8 detects the occurrence of an error (step S10 in FIG. 4). Next, an error signal corresponding to the error is stored in the error storage unit 24 (step S11 in FIG. 4). Next, it is determined whether or not the stored error signal is a clock loss error in which the main clock supplied to the
そしてD/Aコンバータ27に出力値を送出するメインDACI/F25を、サブクロック部32から生成されるサブクロックにより動作するサブDACI/F26に切り換える(図4のステップS13)。また、クロックロスエラーでない場合(NO)、およびステップS13の次には、モード格納部21のエラー時のモードを確認する(図4のステップS14)。ここでは先に示したようにステップS3にてあらかじめモード格納部21に設定されたモードが確認される。
Then, the main DAC I /
そして、指定値モードであった場合には、第二選択器42が切り換わり(図4のステップS15)、ステップS5にてあらかじめ指定値格納部22に格納されている指定値を読み込み、D/Aコンバータ27に送出される(図4のステップS16)。また、前回値モードであった場合には、第一選択器41が切り換わり(図4のステップS17)、指令値格納部23に格納されている前回の指令値がD/Aコンバータ27に送出される。また、出力断モードであった場合には、リレー部28がOFFに切り換わり(図4のステップS18)、出力値が0となる。
When the mode is the designated value mode, the
上記のように構成された実施の形態のアナログ出力装置によれば、当該アナログ出力装置の動作に影響するエラーが発生した場合、エラーに対するモードを複数設定して、出力を制御するため、アナログ出力装置がエラーに陥った場合でも制御対象機器への異常信号の出力を防止する。 According to the analog output device of the embodiment configured as described above, when an error that affects the operation of the analog output device occurs, an analog output is used to control the output by setting a plurality of modes for the error. Even when the device falls into an error, the output of an abnormal signal to the control target device is prevented.
また、エラーが検出された場合のモードを、出力を停止する出力断モード、あらかじめ設定された指定値を出力する指定値モード、または、エラーが検出される前の指令値を出力する前回値モードを設定するため、エラーに対して制御対象機器への異常出力をより一層防止できる。 In addition, the mode when an error is detected is the output cutoff mode that stops output, the specified value mode that outputs a preset specified value, or the previous value mode that outputs a command value before an error is detected Therefore, it is possible to further prevent an abnormal output to the control target device against an error.
また、マイコンおよびアナログ出力装置へ供給するメインクロックが喪失するクロックロスエラーが発生した場合は、サブクロックによりアナログ出力部が動作するため、エラー時のモードの設定に応じた出力が可能である。 In addition, when a clock loss error occurs in which the main clock supplied to the microcomputer and the analog output device is lost, the analog output unit operates by the sub clock, so that output according to the mode setting at the time of error is possible.
尚、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 In the present invention, the embodiments can be appropriately modified and omitted within the scope of the invention.
1 アナログ出力装置、2 上位制御装置、3 制御対象機器、4 マイコン、
5 アナログ出力部、6 アナログ入力部、7 通信入出力部、8 エラー検出部、
11 解析部、12 モード設定部、13 指令値設定部、21 モード格納部、
22 指定値格納部、23 指令値格納部、24 エラー格納部、
25 メインDACI/F、26 サブDACI/F、27 D/Aコンバータ、
28 リレー部、31 メインクロック部、32 サブクロック部、41 第一選択器、42 第二選択器、43 第三選択器。
1 Analog output device, 2 Host control device, 3 Controlled device, 4 Microcomputer,
5 Analog output section, 6 Analog input section, 7 Communication input / output section, 8 Error detection section,
11 analysis unit, 12 mode setting unit, 13 command value setting unit, 21 mode storage unit,
22 specified value storage unit, 23 command value storage unit, 24 error storage unit,
25 main DACI / F, 26 sub DACI / F, 27 D / A converter,
28 relay section, 31 main clock section, 32 sub clock section, 41 first selector, 42 second selector, 43 third selector.
Claims (3)
前記制御対象機器に対する前記上位制御装置からのデジタル信号をアナログ信号に変換して前記制御対象機器に出力するアナログ出力部と、
前記アナログ出力部の動作を制御する制御部と、
前記アナログ出力装置の動作に関連するエラーを検出するエラー検出部と、
前記アナログ出力部は、前記エラーに対して複数のモードを有し、前記エラー検出部が前記エラーを検出すると、前記上位制御装置から複数の前記モードから設定された前記モードに対応するアナログ信号を前記制御対象機器に送信するアナログ出力装置。 An analog output device disposed between a control target device and a host control device that controls the control target device,
An analog output unit that converts a digital signal from the host controller for the control target device into an analog signal and outputs the analog signal to the control target device;
A control unit for controlling the operation of the analog output unit;
An error detection unit for detecting an error related to the operation of the analog output device;
The analog output unit has a plurality of modes for the error, and when the error detection unit detects the error, the analog output unit outputs an analog signal corresponding to the mode set from the plurality of modes from the host controller. An analog output device that transmits to the device to be controlled.
前記アナログ出力部にサブクロックを供給するサブクロック部とを備え、
前記エラー検出部において前記メインクロックが喪失するクロックロスエラーを検出すると、
前記サブクロック部は前記サブクロックを前記アナログ出力部に供給する請求項1または請求項2に記載のアナログ出力装置。 A main clock unit for supplying a main clock to the analog output device;
A sub clock unit for supplying a sub clock to the analog output unit,
When detecting a clock loss error in which the main clock is lost in the error detection unit,
The analog output device according to claim 1, wherein the sub clock unit supplies the sub clock to the analog output unit.
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