JP2603141B2 - プラント自動制御盤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、信頼性向上の手段である多重化を適用した
制御装置のハードウェア構成に関する。

〔従来の技術〕 従来の多重化した制御装置においては、多重化された
コントローラの切換、処理機能の改善に主眼が置かれて
おり、多重化コントローラとその多重化コントローラの
切換手段とを分離・配置することは特に配慮されていな
かった。

以下、従来の制御装置の公知の多重化手段を第９図及
び第10図を参照しながら説明する。なお、従来の制御装
置として、プラント自動制御装置を例にとり説明する。
（「日立評論」Vol.68,No.6,p.29及びp.37参照）。

第９図は、二重化されたプラント自動制御装置のシス
テム構成例を示したものである。本図において、プラン
ト自動制御装置16は、同一機能を有する２台のマスタコ
ントローラ（制御手段）（Ａ）４とマスタコントローラ
（Ｂ）５の他に、給水コントローラ（制御手段）から起
動系コントローラ（制御手段）までマスタコントローラ
と同様に、少くとも一つの機能ごとにそれぞれ同一機能
を有するコントローラ（Ａ）6,8,10,12,14と、コントロ
ーラ（Ｂ）7,9,11,13,15及びコントローラ（Ａ）とコン
トローラ（Ｂ）との切替を行なう複数の切換器（切換手
段）から構成されている。

又、前記の各コントローラは伝送路19で配線されて接
続されるほか、伝送路18を介して上位のユニット計算機
17と接続される。

更に、前記の各コントローラは受信器20からプロセス
信号を入力し、制御信号を切換器を介して出力し、操作
端21を制御する。

次に、第10図は第９図で説明したプラント自動制御装
置16のハードウェア構成の一般的代表例を示したもので
ある。

第10図において、制御盤24にマスタコントローラと給
水コントローラ、燃料コントローラ、空気コントロー
ラ、蒸気温度コントローラ、起動・停止を制御する起動
系コントローラのそれぞれ（Ａ）系側コントローラ4,6,
8,10,12,14と、マスタコントローラ（Ａ）と（Ｂ）とを
切換えて使用するための切換器26、及び燃料コントロー
ラ用の切換器28、蒸気温度コントローラ用の切換器30が
配置されている。

一方、制御盤25に、前記の各コントローラのそれぞれ
（Ｂ）系側コントローラ5,7,9,11,13,15と、給水コント
ローラ用の切換器27、空気コントローラ用の切換器29、
起動系コントローラ用の切換器31が配置されている。

前記のように、従来の制御装置は、同一機能を有する
多重化されたコントローラの少なくとも一台と、前記コ
ントローラの切換器とが同一の制御盤内に配置されてい
た。

そして二つの制御手段と、これらを切換えて使用する
ための切換手段とからなる冗長なシステムが、それぞれ
分離、配置されておらず、例えば第10図においてマスタ
コントローラ（Ａ）４と給水コントローラ（Ａ）６とマ
スタコントローラ用の切換器26が配置されている制御盤
に火災が発生すると、マスタコントローラ用の切換器の
機能がダウンし、結果的にマスタ制御両系がダウンに至
りユニットの自動運転継続が不能となるなど信頼性面か
ら改善余地があった。

又、コントローラと、そのコントローラ切換手段とが
同一の制御盤内に配置されていることから、コントロー
ラと切換器との間の配線が盤内縦方向に集中するため、
そのための配線スペース確保が必要となるほか、制御盤
内の配線が増加し複雑化するなどの課題があった。

又、最近では顧客ニーズにより制御盤ごと制御機器ご
とに故障要因表示を行ない、故障発見や復旧の迅速化を
図る手段が多く採用されるようになってきたが、同一の
制御盤内にコントローラと切換器の異種制御機器を配置
しているため、故障要因表示のための処理回路が複雑と
なるほか、多種故障要因が混在するため故障機器の発見
に手間どるなどの問題があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の制御装置にあっては、多重化された制御手段と
それらの切換手段とが同一の制御盤に収納されているた
め、火災によって機能がダウンしたり、配線が複雑で故
障発見や復旧が容易ではなく、また制御盤を先発して現
地納入することも困難でプラント建設工程が短縮できな
い等の問題があった。

本発明の目的は、多重化された制御手段及び切換手段
を合理的に配設し、火災による機能ダウンを防止して信
頼性の高いプラント自動制御盤を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記の目的を達成するため、本発明に係るプラント自
動制御盤は、同一機能を有する複数の制御手段と、それ
ぞれの制御手段を切換える複数の切換手段とを少なくと
も一つの機能ごとに備えたプラント自動制御盤におい
て、それぞれの制御手段を縦方向に収納する少なくとも
二つの第１の制御盤と、それぞれの切換手段を縦方向に
収納する少なくとも一つの第２の制御盤とを設け、二つ
の第１の制御盤の間に隔壁を介して一つの第２の制御盤
を隣接し、それぞれの隔壁を貫通してそれぞれの制御手
段とそれぞれの切換手段とを接続する伝送路を配線し、
それぞれの第１の制御盤は、同一形状を有するとともに
それぞれの制御手段が同一位置に配置されて互換性を有
する構成とする。

そして同一機能を有する複数の制御手段と、それぞれ
の制御手段に信号を仲介する信号インターフェース手段
とを備えたプラント自動制御盤において、それぞれの制
御手段を縦方向に収納する少なくとも一つの第３の制御
盤と、それぞれの第３の制御盤のうちの端部の第３の制
御盤に隔壁を介して隣接し信号インターフェース手段を
収納する一つの第４の制御盤とを備え、隔壁を貫通して
それぞれの制御手段と前記信号インターフェース手段と
に着脱自在な伝送路を配線し、それぞれの第３の制御盤
は、同一形状を有するとともにそれぞれの制御手段が同
一位置に配置されて互換性を有する構成でもよい。

〔作用〕

本発明のプラント自動制御盤によれば、同一機能を有
する少なくとも二つの制御コントローラと、これらを切
換えて使用するための切換手段とを、それぞれ別の制御
盤に分離して配置しているため、運転中の制御コントロ
ーラが配置された制御盤が火災などの事故に遇い、制御
盤内の制御機器が全てダウンしても、残存した正常側制
御コントローラに、同じく残存した切換手段を用いて制
御を切換えられる。

そして制御コントローラを配置した制御盤と、切換器
を収納した盤を縦方向に隣接して配置し、コントローラ
と切換器との間の配線は、制御盤間しきり板を貫通して
直接横方向に処理しているため、制御盤内縦方向の配線
が低減されて、このための配線スペースが不要となる。

またコントローラを配置した制御盤と、信号インタフ
ェース処理部（信号インタフェース手段）を配置した制
御盤を分離しているため、それぞれの制御盤における故
障要因が少なく限定される。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図を参照しながら説明する。
ここでは、従来技術と対比するため第９図のプラント自
動制御盤16を例にとり、これに本発明を適用した実施例
について説明する。

第１図に示すように、同一機能を有する複数の制御手
段（コントローラ）４〜15と、それぞれの制御手段４〜
15を切換える複数の切換手段（切換器）とを少なくとも
一つの機能ごとに備えたプラント自動制御盤であって、
それぞれの制御手段４〜15を縦方向に収納する少なくと
も二つの第１の制御盤（制御盤）1,2と、それぞれの切
換手段を縦方向に収納する少なくとも一つの第２の制御
盤（制御盤）３とを設け、二つの第１の制御盤1,2の間
に隔壁を介して一つの第２の制御盤３を隣接し、それぞ
れの隔壁を貫通してそれぞれの制御手段４〜15とそれぞ
れの切換手段とを接続する伝送路を配線し、それぞれの
第１の制御盤1,2は、同一形状を有するとともにそれぞ
れの制御手段４〜15が同一位置に配置されて互換性を有
する構成である。すなわち、マスタコントローラ（Ａ）
４と給水コントローラ（Ａ）６と燃料コントローラ
（Ａ）８と、空気コントローラ（Ａ）10と蒸気温度コン
トローラ（Ａ）12と起動系コントローラ（Ａ）14とは、
それぞれ３台ずつにまとめ、同一の制御盤１に配置す
る。

一方、前記各コントローラ（Ｂ）5,7,9,11,13,15は、
同様に３台ずつにまとめ、同一の制御盤２に配置する。

又、マスタコントローラ（Ａ）4,（Ｂ）５以下、同一
機能を有する二つの制御コントローラを切換えて使用す
るための切換器は、それぞれ３台ずつにまとめ、同一の
制御盤３に配置する。

更に、それぞれのコントローラとそのための切換器と
の間の伝送路の配線は、制御盤の下部に一担降下するこ
となく、直接制御盤間のしきり板（隔壁）を貫通し横方
向に配線させている。

ここで、各制御コントローラはそれぞれの機能に従っ
て、コントローラ（Ａ）とコントローラ（Ｂ）が同一の
制御演算を行なっている。この制御演算結果や、プロセ
ス発信器入力信号などは、切換器により任意に設定され
たコントローラ側と接続されるよう処理され、又この切
換器は制御盤の外部と接続される。

以上の配置がなされた制御装置において、第３図に示
すようにマスタコントローラ（Ａ）、給水コントローラ
（Ａ）、燃料コントローラ（Ａ）を配置した制御盤に火
災が発生し、その制御盤のコントローラ全台がダウンし
たケースを想定した場合、切換器により各コントローラ
（Ｂ）を選択することによって自動運転継続を図ること
ができるため、本実施例によれば制御装置の信頼性を３
倍以上に向上させる効果がある。

更に、コントローラと切換器との間の伝送路の配線
が、横方向に最短距離で行なわれるため、同一の制御盤
に多数のコントローラを配置した場合でも、コントロー
ラ盤内の配線を簡素に処理できる効果がある。

なお、本実施例は制御コントローラの二重化構成につ
いて記載したものであるが、第２図の一実施例で示すよ
うにマスタコントローラ（Ｃ）22、マスタコントローラ
（Ｄ）23を追加した四重化構成のように、三重化以上の
多重化構成においても前記効果は同等である。又、各コ
ントローラの（Ａ）及び（Ｂ）は、任意に配置しても上
記効果は同等である。

そしてプラント自動制御に限らず、あらゆる分野にお
いて高信頼性を必要とする制御装置に対して好適なシス
テムである。

ついで本発明の他の実施例を第４図〜第６図を参照し
ながら説明する。

第４図に示すように、同一機能を有する二つの制御装
置を配置した制御盤を切換器を介して対象構成とするこ
とにより、制御盤内の配線のｎ倍比設計ができる。

そして第５図に示すように、コントローラを配置する
制御盤を同一構成とし互換性を持たせることができるた
め、制御盤の筐体の標準化設計が可能となり、制御盤の
構造設計時間を大幅に低減できる。

また第６図に示すように、同一機能を有する二つの制
御手段と、その切換器からなるシステムを制御盤三面に
まとめて配置することにより、三面間に大部分の伝送路
の配線を集中化させることができる。この結果、三面毎
に制御盤を分割する手段をとることによって、制御盤の
解体・組み立て時の配線作業量が大幅に低減できる。

さらに制御盤毎に配置する機器の種類をまとめること
により、故障箇所の発見、故障表示のための処理が容易
となり、保守性の向上、作業効率の向上が図れる。

次に、他の実施例を第７図を参照しながら説明する。
本実施例はＡ〜Ｃコントローラ32〜34と、それぞれのコ
ントローラが外部と信号取合の処理を行なうための信号
インタフェース処理部（信号インタフェース手段）35
を、それぞれ別の制御盤に分離し配置したものである。

本実施例によれば、前記それぞれの制御盤に実装され
る機器が明確に分かれ、しかも限定されるため故障発生
の際、故障機器の発見が容易に行なえるほか、同一故障
要因をまとめる場合にも制御盤単位でほぼ要因がまとま
っているため配線処理が容易に行なえるなどの効果があ
る。

更に、配線量の大部分が信号インタフェース盤に集中
するため、配線作業の集中合理化、効率化を図ることが
できる。

更に、他の実施例を第８図を参照しながら説明する。
本実施例は、同一機能を有する複数の制御手段（コント
ローラ）36〜41と、それぞれの制御手段36〜41に信号を
仲介する信号インターフェース手段（信号インターフェ
ース処理部）42とを備えたプラント自動制御盤であっ
て、それぞれの制御手段36〜41を縦方向に収納する少な
くとも一つの第３の制御盤（制御盤）44,45と、それぞ
れの第３の制御盤44,45のうちの端部の第３の制御盤45
に隔壁を介して隣接し信号インターフェース手段42を収
納する一つの第４の制御盤（制御盤）46とを備え、隔壁
を貫通してそれぞれの制御手段36〜41と信号インターフ
ェース手段42とに着脱自在な伝送路を配線し、それぞれ
の第３の制御盤44,45は、同一形状を有するとともにそ
れぞれの制御盤36〜41が同一位置に配置されて互換性を
有する構成である。すなわち同一寸法、同一構造（同一
形状）のＡ〜Ｆコントローラ36〜41を、３つのコントロ
ーラずつキャビネット44,45に収納したものである。

本実施例によると、キャビネット44と45とを同一構造
にすることが可能となることのほかに、コントローラへ
の電源供給配線、アース配線など共通配線処理がキャビ
ネット44と45で同じとなり盤内配線のｎ倍化設計が可能
になるなど、設計効率の大幅な向上、製品品質の向上が
図れる。

なお、本実施例はコントローラ台数が６台の場合につ
いて記載したものであるが、制御装置の規模が拡大しコ
ントローラ台数が増えるほど前記効果が大きくなる。

次に、第８図を参照しながら他の実施例を説明する。

本実施例は、制御装置とプラント間又は他制御装置間
を接続する信号ケーブル（伝送路）43の処理を、コント
ローラ収納用のキャビネット（制御盤）とは分離した信
号インタフェース処理部専用のキャビネット46のみで行
なわせ、更に、コントローラと信号インタフェース処理
部42との間の伝送路接続は、プレハブケーブルを用いた
コネクタ接続方式（接続機構）を採用したものである。

本実施例によれば、コントローラ収納用のキャビネッ
トと信号インタフェース処理部専用のキャビネットとの
間の信号の伝送路の着脱が自在で、かつキャビネットの
分離、復旧も容易に行える。そのため信号インタフェー
ス処理部専用のキャビネットだけを先発現地納入するこ
とにより、２ヶ月から10ヶ月程度必要であった信号ケー
ブル布設作業を前倒しして作業を先行的に進めることが
可能となり、プラント建設工程の短縮を図ることができ
る。

〔発明の効果〕

本発明のプラント自動制御盤によれば、同一機能を有
する複数の制御手段を収容した第１の制御盤の一方がダ
ウンした場合でも第２の制御盤に収納された切換手段が
他方の残存した制御手段に切換えて自動運転を継続する
ため、制御盤の信頼性が向上する。そして複数の制御手
段と切換手段との配線が横方向にできるため、制御盤内
の縦方向のスペースを低減でき、配線長さも短縮でき
る。また第１の制御盤を同一形状にして各制御手段が同
一位置に配置され互換性を有するため、設計、製造時間
を省力化できるとともに建設工程を短縮できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図〜第８
図は本発明の他の実施例を示す構成図、第９図はプラン
ト自動制御装置のシステムを示す図、第10図は従来技術
の制御盤を示す図である。 1,2,3……制御盤、４〜15,22,23,32〜34……コントロー
ラ（制御手段）、35……信号インタフェース処理部（信
号インタフェース手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭60−135902（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−141906（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−36106（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同一機能を有する複数の制御手段と、それ
   ぞれの制御手段を切換える複数の切換手段とを少なくと
   も一つの機能ごとに備えたプラント自動制御盤におい
   て、それぞれの制御手段を縦方向に収納する少なくとも
   二つの第１の制御盤と、それぞれの切換手段を縦方向に
   収納する少なくとも一つの第２の制御盤とを設け、前記
   二つの第１の制御盤の間に隔壁を介して前記一つの第２
   の制御盤を隣接し、それぞれの隔壁を貫通してそれぞれ
   の制御手段とそれぞれの切換手段とを接続する伝送路を
   配線し、それぞれの第１の制御盤は、同一形状を有する
   とともにそれぞれの制御手段が同一位置に配置されて互
   換性を有することを特徴とするプラント自動制御盤。
2. 【請求項２】同一機能を有する複数の制御手段と、それ
   ぞれの制御手段に信号を仲介する信号インターフェース
   手段とを備えたプラント自動制御盤において、それぞれ
   の制御手段を縦方向に収納する少なくとも一つの第３の
   制御盤と、それぞれの第３の制御盤のうちの端部の第３
   の制御盤に隔壁を介して隣接し前記信号インターフェー
   ス手段を収納する一つの第４の制御盤とを備え、前記隔
   壁を貫通してそれぞれの制御手段と前記信号インターフ
   ェース手段とに着脱自在な伝送路を配線し、それぞれの
   第３の制御盤は、同一形状を有するとともにそれぞれの
   制御手段が同一位置に配置されて互換性を有することを
   特徴とするプラント自動制御盤。