JP2645175B2 - プラント制御システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はプラントを複数台の制御用計算機でもって制
御するプラント制御システムに関する。

（従来の技術） 大規模プラントから出力される各プロセスデータに基
づいてプラントを最適制御するプラント制御システムに
おいては、プラントから出力されるプロセスデータ量も
膨大な量となり、またこの膨大な量のプロセスデータを
用いて制御演算を行う場合においても、制御演算量が膨
大なものとなる。したがって、１台の制御用計算機で全
ての制御演算を行うと演算処理時間が増大して、プロセ
スを最適制御できなくなる懸念がある。

よって、近年、複数台の制御用計算機を用いて、上述
した膨大な量の制御演算を分割して、各制御用計算機で
もって並列に制御演算処理を行ってシステム全体の処理
能率を向上させるようにしている。また、制御システム
の機能を分散して制御システムの点検補修の簡素化を図
る目的も含まれる。

第３図は２台の制御用計算機および１台のプロセス入
出力装置を用いたプラント制御システムを示すブロック
図である。

閉ループに形成されたデータ伝送ライン１に３台の伝
送装置2a,2b,2cが介挿されている。各伝送装置2a,2b,2c
は同一構成の共通メモリ3a,3b,3cを有する。伝送装置2a
にはインタフェース4aを介して一方の制御用計算機5aが
接続され、伝送装置2bにはインタフェース4bを介してプ
ロセス入出力装置６が接続され、伝送装置2cにはインタ
フェース4cを介して他方の制御用計算機5bが接続されて
いる。

このようなプラント制御システムにおいて、各共通メ
モリ3a,3b,3c内には複数のデータ領域が形成されてお
り、各制御計算機5a,5bは各共通メモリ3a〜3cの各デー
タ領域にそれぞれ自己に割当てられた専用のデータ領域
を有している。また、各制御用計算機5a,5bには自己に
割当てられた制御演算を行うための自己専用の制御プロ
グラムが記憶されている。一方、制御プログラムを実行
するためのプロセスデータは各制御計算機5a,5bで共通
している場合が多い。従って共通メモリ3a,3b,3cの予め
特定された指定データ領域には常時同一のプロセスデー
タが記憶されている。そして、各制御用計算機5a,5bは
指定データ領域からプロセスデータを読込んで自己の制
御プログラムに従って制御演算を実行して、演算結果を
自己に割当てられたデータ領域へ書込む。

また、プロセス入出力装置６は、プラント７から送出
された各プロセスデータを共通メモリ3bの指定データ領
域に書込む。また、共通メモリ3bの各制御用計算機5a,5
bに割当られた各データ領域から演算結果を読取って、
プラント７へプロセス制御データとして送出する。

上述した各制御用計算機5a,5bおよびプロセス入出力
装置６が有効に作動するためには、各共通メモリ3a,3b,
3cの各データ領域に記憶されている各データが常時一致
しいてる必要がある。このような条件を満足させるため
に、各伝送装置2a,2b,2cは自己の共通メモリ3a,3b,3cの
各データ領域のデータが自己に接続された制御用計算機
5a,5bまたはプロセス入出力装置６によって書替えられ
たか否かを常時監視して、データが更新された場合は、
図中矢印方向に隣接する伝送装置2a,2b,2cに対して更新
データを更新指令として送出する。更新指令を受信した
伝送装置は自己の共有メモリのデータ領域のデータを調
べて、データが受信した更新データと異なっていた場合
のみ、このデータを受信した更新データで更新すると同
時に、自己の矢印方向に隣接する伝送装置へデータのデ
ー更新指令を送出する。このように、一の共通メモリの
一つのデータ領域のデータが更新されると、即座に全部
の共通メモリ3a,3b,3cの各データ領域のデータが同一値
に更新される。よって、各共通メモリ3a,3b,3cは常時最
新の同一データが記憶されている。

このように、常に同一データが記憶されている共通メ
モリ3a,3cに対して各制御用計算機5a,5bでもってそれぞ
れ異なる制御演算を並列処理できるので、プラント制御
システム全体の処理速度を向上でき、プラント７を最適
制御できる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、第３図に示すように構成されたプラン
ト制御システムにおいても、まだ改良すべき次のような
課題がある。

すなわち、いずれか一方の制御用計算機に異常が生じ
て、制御演算が不可能になると、たとえ他方の制御用計
算機が正常に稼働していたとしてもプラントに対する正
しいプロセス制御データが送出されなくなり、このプラ
ントにて製造される製品の歩留りが低下したり、または
直ちにプラントの操業が停止する懸念がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであ
り、各制御用計算機に自己の制御プログラムの他に、他
の制御用計算機の制御プログラムを記憶させておくこと
により、たとえ１台の制御用計算機に異常が生じたとし
ても、正常な他の制御用計算機でもって異常発生した制
御用計算機の代行ができ、常にプラントを最適制御で
き、信頼性を大幅に向上できるプラント制御システムを
提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記課題を解決するために本発明は、それぞれ同一構
成の共通メモリを有する少なくとも３個以上の伝送装置
をデータ伝送ラインに接続し、複数の制御用計算機およ
びプロセス入出力装置を各伝送装置にそれぞれ接続し
て、各制御用計算機は自己の制御プログラムに従ってプ
ラントに対する制御演算処理を行い自己に接続された共
通メモリの自己に割当てられたデータ領域に演算結果を
書込み、プロセス入出力装置は自己に接続された共通メ
モリの各データ領域に記憶された各演算結果をプラント
に送出すると共にプラントから入力されたプロセスデー
タを自己に接続された共通メモリの指定データ領域に書
込み、さらに各伝送装置は自己の各データ領域のデータ
が更新されるとこの更新データを他の伝送装置へデータ
更新指令として送出するプラント制御システムにおい
て、 各制御用計算機に対して、自己の制御プログラムの他
の制御用計算機の各制御用プログラムを記憶するプログ
ラム記憶手段と、自己の制御プログラム実行時に異常が
生じるとこのプログラム実行を停止して他の制御用計算
機へ異常発生情報を送出する異常発生情報送出手段と、
他の制御用計算機から異常発生情報情を受信すると、自
己に記憶されている該当制御用計算機の制御プログラム
を実行するプログラム代行手段と、このプログラム代行
手段にて得られた演算結果を自己に接続された共通メモ
リの異常発生した制御用計算機に対応するデータ領域へ
書込むデータ書込代行手段と付加したものである。

（作 用） このように構成されたプラント制御システムにおい
て、複数の制御用計算機のうちの１台の制御用計算機が
自己の制御プログラム実行時に異常が発生すると、この
制御プログラムの実行が停止され、他の制御用計算機に
対して異常発生情報が送出される。そして、この異常発
生情報を受信した他の制御用計算機は異常発生した制御
用計算機になり代わり、異常発生した制御用計算機が実
行すべき制御プログラムを自己の記憶部から読出して実
行する。そして、演算結果を自己に接続された共通メモ
リのうちの前記異常発生した制御用計算機が書込むべき
データ領域に書込む。

このように、たとえ１台の制御用計算機に異常が生じ
たとしても他の正常な制御用計算機が該当制御用計算機
の業務を代行するので、プラントの制御能率は低下する
こともあるが、稼働が即座に停止することはにない。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例のプラント制御システムの概略構成を
示すブロック図である。なお、説明を簡素化するため
に、実施例のプラント制御システムは２台の制御用計算
機と１台のプロセス入出力装置で構成されているとす
る。

閉ループに形成されたデータ伝送ライン11に３台の伝
送装置12a,12b,12cが介挿されている。伝送装置12aには
インタフェース13aを介して一方の制御用計算機14aが接
続され、伝送装置12bにはインタフェース13bを介してプ
ロセス入出力装置15が接続され、伝送装置12cにはイン
タフェース13cを介して他方の制御用計算機14bが接続さ
れている。プロセス入出力装置15にはプラント16および
該当プラント16に対する制御用駆動装置17が接続されて
いる。

このようなプラント制御システムにおいて、各伝送装
置12a,12b,12c内には、第２図に示すように、それぞれ
同一構成の共通メモリ18a,18b,18cが設けられている。
さらに、各共通メモリ18a,18b,18cはそれぞれ内部に４
個のデータ領域19a,19b,19c,19dが形成されている。そ
して、各共通メモリ18a〜18cにおける各データ領域19a
〜19dのうち２番目の各データ領域19bは一方の制御用計
算機14aに割当てられており、制御用計算機14aの演算結
果である制御データD2が書込まれる。また、各データ領
域19a〜19dのうち４番目の各データ領域19dは他方の制
御用計算機14bに割てられており、制御用計算機14bの演
算結果の制御データD4が書込まれる。さらに、各データ
領域19a〜19dのうち３番目の各データ領域19cはプロセ
ス入出力装置15に割当られており、プロセス入出力装置
15がプラント16から入力されたプロセスデータや制御用
駆動装置17にて設定された各種データが書込まれる。な
お、先頭の各データ領域19aは各伝送装置12a〜12cが制
御用に使用する。

各伝送装置12a,12b,12cは自己の共通メモリ18a,18b,1
8cの各データ領域19a〜19dの各データD1〜D4が自己に接
続された制御用計算機14a,14bまたはプロセス入出力装
置15によって書替えられたか否かを常時監視して、デー
タが更新された場合は、図中矢印方向に隣接する伝送装
置12a〜12cに対して更新データを更新指令として送出す
る。更新指令を受信した伝送装置は自己の共有メモリ18
a〜18cの該当データ領域のデータを調べて受信した更新
データと異なっていた場合のみ、受信した更新データで
該当データ領域のデータを更新すると同時に、自己の矢
印方向に隣接する伝送装置へデータの更新指令を送出す
る。このように、一の共通メモリの一つのデー領域のデ
ータが更新されると、即座に全部の共通メモリ18a,18b,
18cの各データ領域19a〜19dのデータD1〜D4が同一値に
更新される。よって、各共通メモリ18a,18b,18cは常時
更新の同一データが記憶されている。

また、各制御用計算機14a,14b内は自己に割当てられ
た制御演算を行うための自己専用の制御プログラムが記
憶されている。さらに、各制御用計算機14a,14b内には
他方の制御用計算機14b,14aに記憶されている制御プロ
グラムも記憶されている。そして、通常状態において
は、一方の制御演算計算機14aは共通メモリ18aのデータ
領域19cに記憶されているプロセスデータD3の一部を用
いて自己の制御プログラムに従って、制御演算処理を実
行して、演算結果の制御データD2をデータ領域19bに書
込む。同様に、他方の制御演算計算機14bは共通メモリ1
8cのデータ領域19cに記憶されているプロセスデータD3
の一部を用いて自己の制御プログラムに従って、制御演
算処理を実行して、演算結果の制御データD4をデータ領
域19dに書込む。

また、プロセス入出力装置15は、プラント16から入力
されたプロセスデータD3や制御用駆動装置17の設定デー
タを共通メモリ18bの３番目のデータ領域19cへ書込む。
さらに、プロセス入出力装置15は、共通メモリ18bの各
データ領域19b,19dに書込まれている各制御データD2,D4
を読取ってプラント16へプロセス制御データとして送出
する。

なお、各制御用計算機14a,14bおよびプロセス入出力
装置15は、自己に接続された共通メモリ18a,18c,18bの
全部のデータ領域19a〜19dのデータD1〜D4を読取ること
が可能であるが、さらに、必要に応じて、自己に割付け
られたデータ領域以外にも他の全てのデータ領域19a〜1
9dにデータを書込むことが可能である。

このようなプラント制御システムにおいて、例えば制
御用計算機14aが自己に割付けられた制御演算処理を自
己の制御プログラムに従って実行している過程で何等か
の異常が発生して、正常に制御演算処理を継続できなく
なった場合は、このプログラム実行動作を停止して故障
情報を例えば共通メモリ18aのデータ領域19aに設定し
て、矢印方向に隣接する制御用計算機14bに知らせる。

制御用計算機14aから故障情報を受信した他方の制御
用計算機14bは、自己内部に記憶されている他方の制御
用計算機14aに対応する制御プログラムを読出して実行
する。すなわち、制御用計算機14bは共通メモリ18cのデ
ータ領域19cに記憶されているプロセスデータD3の一部
を用いて今回読出した他方の制御用計算機14aに対応す
る制御プログラムに従って制御演算処理を実行して、演
算結果の制御データD2を他方の制御用計算機14aに対応
するデータ領域19bに書込む。

なお、制御用計算機14bに異常が発生した場合には、
上述したプログラム代行処理およびデータ書込代行処理
を制御用計算機14aが実行する。

このように、たとえ一方側の制御用計算機14a,14bに
異常が発生したとしても他方側の制御用計算機14b,14a
が制御演算および共通メモリに対するデータ書込みを代
行する。したがって、プロセス入出力装置15において
は、自己の共通メモリ18bの各データ領域19b,19dには異
常発生の有無にも係わらず、常時正しい制御データD2,D
4が記憶されているので、たとえ異常が発生したとして
も、プラント７に対して連続した制御データD2,D4を送
出できる。すなわち、プラント６に対する制御データの
連続性を確保できる。

このように、たとえいずれか一方の制御用計算機14a,
14bに異常が発生したとしても、プラント16には連続し
て制御データが送出されるので、プラント16の操業が即
座に停止することはなく、連続して操業可能となる。

なお、異常発生前は２台の制御用計算機14a,14bで並
列に行っていた制御演算処理を異常発生後においては１
台の制御用計算機で行うことになるので、プラント制御
システム全体の制御演算処理能率が低下するが、プラン
ト16が停止したり制御不能になることは確実に防止でき
る。

よって、プラント制御システム全体の信頼性を大幅に
向上できる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものでは
ない。実施例システムにおいては、一方の制御用計算機
に異常が生じた場合に、他方の制御用計算機が代行する
制御プログラムは、異常が生じた制御用計算機の制御プ
ログラムに完全に一致させたが、必ずしも完全に一致す
る必要はない。例えば、一定期間はデータが急変しない
ようにプログラムを一致させておき、一定期間が終了す
ると、プラント16を所定の運転終了手順に従って徐々に
停止させるプログラムであってもよい。

また、異常発生した制御用計算機の全ての制御プログ
ラムを代行する必要はなく、例えばプラント16に対する
制御データが急変するとプラント16が不安全になる制御
プログラムのみを限定して代行してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のプラント制御システム
によれば、各制御用計算機に自己の制御プログラムの他
に、他の制御用計算機の制御プログラムを記憶させてい
る。したがって、たとえ１台の制御用計算機に異常が生
じたとしても、正常な他の制御用計算機でもって異常の
発生した制御用計算機の代行ができ、プラントに制御デ
ータを中断することなく供給でき、常にプラントを最適
制御でき、システム全体の信頼性を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるプラント制御システ
ムの概略構成を示すブロック図、第２図は同実施例シス
テムの詳細構成および動作を示す模式図、第３図は一般
的なプラント制御システムの概略構成を示すブロック図
である。 11……データ伝送ライン、12a,12b,12c……伝送装置、1
3a,13b,13c……インタフェース、14a,14b……制御用計
算機、15……プロセス入出力装置、16……プラント、17
……制御用駆動装置、18a,18b,18c……共通メモリ、19
a,19b,19c……データ領域。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】それぞれ同一構成の共通メモリを有する少
   なくとも３個以上の伝送装置をデータ伝送ラインに接続
   し、複数の制御用計算機およびプロセス入出力装置を前
   記各伝送装置にそれぞれ接続して、前記各制御用計算機
   は自己の制御プログラムに従ってプラントに対する制御
   演算処理を行い自己に接続された共通メモリの自己に割
   当てられたデータ領域に演算結果を書込み、前記プロセ
   ス入出力装置は自己に接続された共通メモリの各データ
   領域に記憶された各演算結果を前記プラントに送出する
   と共にプラントから入力されたプロセスデータを自己に
   接続された共通メモリの指定データ領域に書込み、さら
   に前記各伝送装置は自己の各データ領域のデータが更新
   されるとこの更新データを他の伝送装置へデータ更新指
   令として送出するプラント制御システムにおいて、 前記各制御用計算機は、自己の制御プログラムの他に他
   の制御用計算機の各制御用プログラムを記憶するプログ
   ラム記憶手段と、自己の制御プログラム実行時に異常が
   生じるとこのプログラム実行を停止して他の制御用計算
   機へ異常発生情報を送出する異常発生情報送出手段と、
   他の制御用計算機から異常発生情報情を受信すると、自
   己に記憶されている該当制御用計算機の制御プログラム
   を実行するプログラム代行手段と、このプログラム代行
   手段にて得られた演算結果を自己に接続された共通メモ
   リの前記異常発生した制御用計算機に対応するデータ領
   域へ書込むデータ書込代行手段とを有したことを特徴と
   するプラント制御システム。