JP2753238B2 - プラントの制御装置 - Google Patents
プラントの制御装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は各種プラントの制御装置に係り、特に制御装
置を所定のプロセス系統毎に分散化した分散型制御装置
に関する。 〔従来の技術〕 火力発電プラント等の各種プラントの制御装置の多く
はデイジタル化を指向しており、かつこの場合に制御装
置の異常によつてプラント全体に悪影響を及ぼすことを
阻止するために制御装置を分散化する傾向にある。 従来の分散型制御装置としては、例えば特開昭58−66
111号に記載の分散型制御装置が知られている。この従
来の分散型制御装置は操作員のいる中央操作室に上位計
算器を設け現場の機器の近くに現場コントローラを設
け、かつコントローラと上位計算器の間をループ状のデ
ータハイウエイで結合することで分散化を実現してい
る。 又、実開昭58−171769号公報には、中央制御装置から
伝送された列車ダイヤなどの制御情報と、駅の設備情報
により列車の進行制御、案内放送、案内表示などの制御
を行うことが開示されており、特開昭56−49625号公報
には、コントロールユニット33が、中央との情報、指令
の伝達及び主ポンプ駆動用モータと吐出弁駆動用モータ
を制御することが開示されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 各種プラントは便宜上３つの部署に分けることができ
る。その１つは中央部であり監視制御盤の設置される中
央制御室、上位計算機やプラント全体を統括する統括制
御装置を設置される制御機器室等から構成され、２つ目
はいわゆる現場であり被制御対象となる複数の機器が配
置されている。３つ目は電気室と呼ばれるものであり、
プラント外部の電源，発電プラントの場合には所内電源
から電源を得て現場各所の機器や中央の計算器に電力を
供給している。 また、通常電気室は、外部電源等を取り込む母線や、
現場各所の機器に適する電圧値に降圧する変圧器や母線
間を結合するしゃ断器の他に、個々の負荷ごとに設けら
れる開閉器や、その投入開放を制御するコントロールセ
ンサ等が設けられている。 しかしながら、以上のように構成されたプラントにお
いては、分散型制御装置を実現する上で、種々の問題が
あり、必ずしもプラントに対して好適、かつ信頼性の高
い分散型制御装置を得られるものではなかった。 つまり、従来の分散型制御装置では、上記のように電
気室が構成されていたので、コントロールセンタでの開
閉器投入開放制御のためには、中央の計算機からの投入
開放指令の他に負荷側のプロセス信号をも使用するため
に、電気室と現場さらには電気室と中央との信号伝送も
必要となり、信号ケーブル量やその工事費を含めたコス
トが膨大なものとなってしまうというばかりでなく、信
号線と電力線との平行設置によるノイズ発生等、信頼性
の低下、別ルートの設置による煩雑さというような数々
の問題があった。 この点について、特開昭58−66111号公報に記載の従
来技術は、電気室と現場さらには電気室と中央との信号
伝送により生じる問題、この問題を解決することについ
ては何等言及されておらず、必ずしも好適なものと言え
なかった。 又、実開昭58−171769号公報に記載のものは、駅にお
ける制御装置であって、中央制御装置１から列車ダイヤ
などの制御情報を伝達されることが不可欠であり、プラ
ントのような機器自身も含めて協調的に制御するもので
はなく、特開昭56−49625号公報に記載のものは、コン
トロールユニット33は、中央との情報、指令の伝達及び
主ポンプ駆動用モータと吐出弁駆動用モータを制御する
のみであって、各制御対象機器の統括的な制御を行って
いるものではなかった。 本発明の目的は、プラントのケーブル量を極力減らす
とともに、速い制御動作でプラントの制御を行える信頼
性の高い分散化したプラントの制御装置を提供すること
にある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明のプラントの制御
装置は、プラントのプロセス系統の１つのプロセス量を
操作する操作端に、しゃ断器或いは開閉器を介して駆動
電力を供給する電源開閉操作部及び前記しゃ断器或いは
開閉器の開閉制御を含んで該操作端を制御するコントロ
ーラとを備えた操作端制御装置と、該操作端制御装置の
複数個のそれぞれと伝送線を介して接続された機器統括
制御装置と、該機器統括制御装置と伝送線で接続された
中央部に設けられるプラント統括制御装置とを備え、少
なくとも前記電源開閉部に電力を供給する電源供給装置
と前記操作端制御装置とが現場内に配置されるものであ
って、前記操作端制御装置に相互に関連するプロセス信
号を操作端制御装置間及び操作端制御装置と機器統括制
御装置間で伝送し、プラントの各プロセス量を相互に協
調させて制御するように構成したことを特徴とするもの
である。 又、プラントのプロセス系統の１つのプロセス量を操
作する操作端に、しゃ断器或いは開閉器を介して駆動電
力を供給する電源開閉操作部及び前記しゃ断器或いは開
閉器の開閉制御を含んで該操作端を制御するコントロー
ラとを備えた操作端制御装置と、該操作端制御装置の複
数個のそれぞれと伝送線を介して接続された機器統括制
御装置と、該機器統括制御装置と伝送線で接続された中
央部に設けられるプラント統括制御装置とを備え、少な
くとも前記電源開閉部に各プロセス量に対応した異なる
電圧及び電力を供給する複数の電源供給装置と該電源供
給装置に対応した前記操作端制御装置とが現場内に配置
されるものであって、プロセス信号を操作端制御装置間
及び操作端制御装置と機器統括制御装置間で伝送すると
ともに、前記プラント統括制御装置により前記しゃ断器
或いは開閉器の開閉制御を統括的に制御するように構成
したことを特徴とするものである。 〔作用〕 上記のように構成しているので、現場の近くに制御装
置ばかりでなく開閉器及びコントロールユニットセンタ
も配置されるため、電気室と現場間の伝送が不要とな
り、ケーブル量を減らすことができ、信号線と電力線と
の平行設置によるノイズ発生等、信頼性の低下を防止す
ることができる。又、プラント統括制御装置がなくても
機器を協調させて運転制御することができ、速い制御動
作でプラントの制御を行える。 〔実施例〕 第１図は本発明の分散型制御装置を採用したプラント
の概略全体構成を示した図であり、前述のように中央部
と現場と電気室の３部署に分けて考えることができる。
同図において、１はプラント統括制御装置であり、プラ
ント全体の状況を把握しながら下位の制御装置に指令を
与える。２は現場の各機器４を適宜グループ単位に分
け、それに対応して設置した分散型機器制御装置、３は
発電所内に電源を供給するための電気室に設置された所
内電源供給装置、４はプラントのプロセス量の検出器や
操作端を含む機器、５は中央装置と現場機器制御装置の
間に設けられた伝送線であつて例えば光フアイバーを使
つた光ケーブル、６は機器４に給電するための動力ケー
ブル、７は信号ケーブルで、前記の機器４内のプロセス
検出器や操作端４と分散型機器制御装置２の間を結ぶケ
ーブルである。このように構成することにより、機器４
のプロセス検出器（流量計F,圧力計P,温度計T,電流計Ａ
など）から現場の分散型機器制御装置２にプロセス信号
が入力され加工処理される。これら情報は光ケーブル５
を介してプラント統括制御装置１に情報として送られ
る。また逆に、プラント統括制御装置１からは前記送ら
れてきた情報をもとに制御指令を作成し、光ケーブル５
を介して逆に分散型機器制御装置２に操作指令を送る。
分散型機器制御装置２はこれを受けて機器４を制御す
る。ここでプラントの機器の制御とはその多くがモータ
やコイルといつた負荷に給電するための開閉器の投入開
放制御である。例えば火力発電所に例をとるなら、各種
ポンプ，ファン，微粉炭ミル等の大型補機はその駆動用
モータの給電ライン上のしや断器や開閉器の投入・開放
により起動・停止され、また、水位，流量，圧力，温度
等のプロセス量の制御のための操作端の多くにモータ駆
動の調整弁が使用されており、この場合にもモータへの
給電ライン上の開閉器の投入開放制御により調整弁の開
閉制御，位置制御，あるいは正逆転制御を行なう。また
中間開度をとらない開閉弁の場合はコイルへの給電ライ
ン上の開閉器の投入開放を制御することになる。 本発明の分散型制御装置では、所内電源供給装置３を
第２図に示すように構成する。この図でＢは母線、CBや
しや断器、TRは変圧器、SGは開閉器を表わしており、二
点鎖線に囲まれた部分が電気室に設置され、ここから給
電される回路部分は現場の機器４に近接して設けられ
る。この所内電源供給装置３は系統母線BL1からしや断
器CB1,起動変圧器TR3,しや断器CB3を介してメタクラ母
線BM1に給電され、発電プリントのように原動機STと発
電機Ｇを有しここから受電可能の場合には所内変圧器TR
i,しや断器CB4を介してメタクラ母線BM2に給電される。
尚、発電機Ｇの出力は主変圧器TRm,しや断器CB2を介し
て系統母線BL2にも供給されることもある。第２図のよ
うに２つの受電系統を有する場合にはメタクラ母線BM1,
BM2間に母線連絡用のしや断器CB6を設けいずれの系統か
らも受電可能の状態としておく。メタクラ母線BM1,BM2
からはしや断器CB5,CB7、パワーセンタ変圧器TRP1,T
RP2,開閉器SG1,SG2を介して夫々パワーセンタ母線BP1,B
P2により低電位の電圧を供給する。パワーセンタ母線間
もメタクラ母線の場合と同様にして、開閉器SGにより連
絡される。またパワーセンタ母線BP1,BP2からは開閉器S
G4,SG5を介してコントロールセンタ母線BC1,BC2に夫々
給電される。なお、この明細書においてしや断器と開閉
器とはほぼ同義のものであり、比較的に小型のものを開
閉器と称している。 この図から明らかなように電気室３には各種電圧階級
の母線とこれら母線間を連絡するためのしや断器や開閉
器と電圧降下させるための変圧器とを備える。そして各
母線から現場の機器４の負荷容量に応じて電力ケーブル
６が引き出される。例えば大容量負荷4Mに対しては高電
圧のメタクラ母線BM2,BM1から動力ケーブル6M1,6M2,し
や断器CB8,CB9を介して給電し、中容量負荷4Pに対して
は中電圧のパワーセンタ母線BP1,BP2から動力ケーブル6
P1,6P2、開閉器SG6,SG7を介して給電し、小容量負荷4C
に対してはコントロールセンタ母線BC1,BC2から動力ケ
ーブル6C1,6C2、開閉器SG8,SG9を介して給電する。ここ
で特徴的なことは各負荷の投入開放を制御するコントロ
ールセンタ及びこれにより制御されるしや断器や開閉器
が従来は電気室３内に設けられていたものを、現場の各
機器の近くに設置するようにしたことであり、同図にお
いて11はコントロールセンタの機能をも含む操作端制御
装置である。なお、一般にはコントロールセンタと開閉
器とを一体にしてユニツト化したものをスイツチギアと
いうことがあり、この意味では本発明はスイツチギアを
現場に配置するようにしたものとも言い得る。 第２図は第１図の所内電源供給装置３とこれから給電
される電気系統を主体として説明したものであるが、次
に第１図の機器制御装置２の概略について第３図を参照
して説明する。 同図において、１はプラント統括制御装置、２は分散
型の機器制御装置、５はプラント統括制御装置１と分散
型機器制御装置２との間で信号授受を行なう為の光ケー
ブル、８は信号多重伝送ケーブルであり、各操作端の個
別制御をつかさどる操作端制御装置11とこれらを統括し
て制御を行なう機器統括制御装置10の間の信号授受を行
なう。また、12は、プロセスの情報や機器の動作情報を
表示したり、各操作端を操作したりする為の運転操作監
視装置である。この機器制御装置は現場に設置されるも
のであつて、プラント全体を適宜の考え方によつて分割
したとき、その分割単位ごとに機器制御装置が設置され
る。ここで、分割手法はいかなるものであつても良い
が、火力発電プラントに例をとるなら燃料系統，空気系
統，給水系統，タービン系統等の単位で分割することが
考えられる。あるいは更に細かく石炭焚火力発電プラン
トの場合なら微粉炭ミルの各号機を単位として機器制御
装置を設置しても良い。この場合機器制御装置２に対し
てプラント統括制御装置１から光ケーブル５を介して与
えられる信号は、この微粉炭ミルの起動停止指令、ボイ
ラへの投入石炭量指令等である。そしてこの要求を満足
すべく具体的に駆動される操作端は例えばミルの空気入
口側ダンパ，ミル駆動用モータ，石炭投入用フイーダ駆
動用モータ，ミル石炭出口ダンパ等であり、これらごと
に操作端制御装置11が設けられることになる。操作端制
御装置11での制御の際に、各機器に相互に関連するプロ
セス信号は操作端制御装置11に入力され、加工処理され
た情報が信号多重伝送ケーブル８を介して機器統括制御
装置10あるいは他の操作端制御装置11へ伝送され、そこ
での制御に使用される。さらに機器統括制御装置10から
は光ケーブルを経由してプラント統括制御装置に情報と
して上がつていく。12は運転操作及び監視装置であり、
図中の機器統括制御装置10へは、各操作端制御装置11の
情報すべてが入力されるので、これによりプロセスの信
号の状態，機器の運転状態を監視しながら手動操作する
ことが可能になる。このため、プラント統括制御装置１
がなくても分散型機器制御装置のみで機器を運転制御す
ることもできる。 次に第２図及び第３図に図示した操作端制御装置11に
第４図を参照してこれは、大きく分けて２つの機能を有
している。その１つは、コントローラと称される機能部
分11 Iであり、制御回路部11c,インターロツク保護回路
部11b、信号伝送回路部11d、信号処理部11aから構成さ
れる。もう１つは、しや断器又は開閉器と称される機能
部分11 IIであり、総称して電源開閉操作部という。こ
のうち、インターロツク保護回路部11b及び電源開閉操
作部11 IIとは従来は電気室３内に収容されていたもの
であり、この一例は第５図を用いて後述する。この操作
制御装置11において、現場機器に関連するプロセス信号
は、信号処理部11aに入力され、該機器に必要なインタ
ーロツク保護回路部11b（機器の保護をつかさどる），
制御回路部11c（機器の制御をつかさどる）に使用され
る。この結果、再度信号処理部11aを介して、電源開閉
操作部11 IIに対して供給電源入切（電動弁開／閉，補
機起動／停止）信号が出力される。なお、プロセス信号
状態やインターロツク保護回路部11b,制御回路部11cの
動作状態は信号伝送回路路11dを経由して、上位の機器
統括制御装置（第３図の10）、更に、プラント統括制御
装置（第１図の１）に送られ、統括監視・制御のために
使用することができる。また、該機器が他の機器とプラ
ント全体の中で協調して制御される必要の有る場合に
は、前記上位制御装置より前記信号伝送回路部を介して
制御指令が発せされる。このように、コントローラ11 I
と電源開閉操作部11 IIを各機器単位に一体化するとと
もに該現場機器近傍に本装置を設置することが本発明の
特徴とするところである。なお、第４図の回路において
インターロツク保護回路部11bとは一般にコントロール
センタと称されるものであり、さらに電源開閉操作部11
IIと組合せ一体ユニツト化したものをスイツチギアと
言うことがある。 第６図はこのスイツチギヤの典型的な一例を示すもの
であつて、同図（ａ）は補機等のように単に電源の入切
のみを行なうものの例、同図（ｂ）は電動弁のように回
転方向を可逆的に変更可能なものの例を示す。 この図でフユーズフリーブレーカFFB、開閉器（電磁
接触器）88,過負荷リレー49によつて第４図の電源開閉
操作部11 IIを構成し機器４内の負荷Ｍに給電する。VC
は制御電源であり、電動ケーブル６の一部から変性器P
T,ヒユーズＦを介して得られる。制御電源VCを印加され
る回路部分がいわゆるコントロールセンタであり、49a
は過負荷リレー49の常開接点、49Xは常開接点49aの閉成
により駆動される補助リレー、49Xbは補助リレー49Xの
励磁の際に開放する常閉接点、IRは第４図の制御回路部
11cからの出力によつて条件が成立するインターロツク
回路、88Xは接点49Xbが閉じかつインターロツク回路の
条件成立によつて駆動される補助リレーであつてその励
磁により開閉器88を投入しその消磁により開閉器88を開
放するための補助リレー、Ｒは開閉器88の投入期間点灯
するランプ、88Xbは補助リレー88Xの励磁により開放す
る常閉接点、Ｇは常閉接点88Xbの閉路によつて開閉器88
の開放期間点灯するランプであり、０は接点49aの閉成
によつて点灯され負荷Ｍの過負荷状態を表示する。この
ことから明らかなように負荷Ｍへの給電以前には開閉器
88が開放し、過負荷リレー49は過負荷状態を検出してお
らず、インターロツク回路の条件成立しておらず、従つ
て接点49Xb,88Xbが閉成し49aが開放し、補助リレー88X,
49Xが消磁状態にあり、ランプR,Oが消灯しＧが点灯して
開閉器88の開放を表示している。第３図の機器統括制御
装置10の側からの指令によつてこの負荷Ｍに電源供給す
べき条件が整のうとインターロツク回路IRは閉状態とな
り補助リレー88Xを励磁して開閉器88を投入するととも
にランプＲを点灯して開閉器88の投入を表示する。な
お、88Xの動作により接点88Xbが開放しランプＧを消灯
する。この状態で過負荷リレー49が動作すると、49a閉
−49X励磁（Ｏ点灯）−49Xb開−88X消磁（Ｒ消灯）−88
Xb閉（Ｇ点灯）という手順でシーケンス進行し開閉器88
を開放する。また、通常の投入状態で開閉器88の閉成指
令によりインターロツク回路IRの条件不成立となると、
88X消磁（Ｒ消灯）−88Xb閉（Ｇ点灯）,88開放となる。 第６図（ｂ）は電磁弁のときの回路構成を示したもの
であり、例えば相順切替により正逆転をさせるために２
つの開閉器88R,88Lとその駆動用補助リレー88RX,88LX及
び夫々の補助リレーごとに接点群を備える点において同
図（ａ）の回路と相違する。また負荷Ｍの駆動中表示さ
れるランプＲは２つの補助リレー88RX,88LXの一方が励
磁状態にあることを条件として点灯され、停止中表示さ
れるランプＧは88RX,88LXの両方が励磁されていないと
きに点灯する。この回路によれば、負荷Ｍへの給電によ
り正逆転させる以前には開閉器88R,88Lが開放し、過負
荷リレー49は過負荷状態を検出しておらず、インターロ
ツク回路IRの条件成立しておらず、従つて接点49Xb,88R
Xb,88LXbが閉成し49a,88RXa,88LXaが開放し、補助リレ
ー88RX,88LX,49Xが消磁状態にあり、ランプR,Oが消灯し
Ｇが点灯して負荷Ｍの無給電状態を表示している。第３
図の機器統括制御装置10の側からの指令によつて、この
負荷Ｍを正転（例えば88R側）さすべき条件が整のうと
インターロツク回路IRは88RX側が閉状態となり補助リレ
ー88RXを励磁して開閉器88Rを投入するとともに88RXb1
の開放により88LXの励磁を阻止し、88RXaの閉成により
ランプＲを点灯して負荷給電状態を表示する。なお、88
RXの動作により接点88RXb2が開放しランプＧを消灯す
る。逆転時の動作は以上のことから容易に理解できるの
で説明を省略する，この正転状態で過負荷リレー49が動
作すると、49a閉−49X励磁（Ｏ点灯）−49Xb開−88RX消
磁−88RXb1閉（88LX励磁阻止解除）、88RXb2閉（Ｇ点
灯）、88RXa開（Ｒ消灯）の順にシーケンス進行し開閉
器88Rを開放して負荷モータＭの正転を停止する。次に
この正転状態から直ちに逆転させるときは、インターロ
ツク回路IRにおける正転指令を止めて補助リレー88RXの
励磁を停止して開閉器88Rを開放するとともに、接点88R
Xb1の復帰により逆転側補助リレー88LXの励磁阻止状態
を解除し、このあとでインターロツク回路IRから逆転指
令を与え補助リレー88LXを励磁してやればよく、以後の
動作は以上の説明から容易に推定できることなのでこの
での説明を省略する。 第５図は第１図の位置関係を模式的に示した図であ
り、中央部にはプラント統括制御装置１とこれとネツト
ワーク結合された計算機CPとを収納する制御機器室R1、
運転員が滞在しプラントの運転状態を監視するための監
視制御盤MRを収納する中央制御室を備えている。第２図
図示の所内電源供給装置３を収納する電気室R3は従来運
転員の保守・運用の便を考慮して中央部内に設けられる
ことが多かつたが、本発明により各種母線、変圧器，母
線連絡用しや断器を収納することになつたためプラント
構内の任意の位置に設置することが可能となつた。現場
の機器４に対しては、適宜に分割された単位ごとに分散
型機器制御装置２が配置される。機器制御装置２とプラ
ント統括制御装置１との間は光ケーブル５で連絡され、
所内電源供給装置３との間に動力ケーブル６が設けられ
る。機器制御装置２は第３図や第４図のように構成され
ており、一般には信号受け渡しのためのターミナルボツ
クスTBを介して機器内の操作端や検出器と信号ケーブル
によつて連絡される。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、従来電気室に
あった、開閉器或いはしゃ断器と、その開閉を行うコン
トロールセンタを備え、その制御装置を各プロセス系統
の近くに配置するので、プラントのケーブル量を極力減
らして制御装置の分散化が行えるので、ノイズが少なく
信頼性の高い制御装置を提供することができる。又、プ
ラント統括制御装置がなくても機器を協調させて運転制
御することができ、速い制御動作でプラントの制御を行
える。
置を所定のプロセス系統毎に分散化した分散型制御装置
に関する。 〔従来の技術〕 火力発電プラント等の各種プラントの制御装置の多く
はデイジタル化を指向しており、かつこの場合に制御装
置の異常によつてプラント全体に悪影響を及ぼすことを
阻止するために制御装置を分散化する傾向にある。 従来の分散型制御装置としては、例えば特開昭58−66
111号に記載の分散型制御装置が知られている。この従
来の分散型制御装置は操作員のいる中央操作室に上位計
算器を設け現場の機器の近くに現場コントローラを設
け、かつコントローラと上位計算器の間をループ状のデ
ータハイウエイで結合することで分散化を実現してい
る。 又、実開昭58−171769号公報には、中央制御装置から
伝送された列車ダイヤなどの制御情報と、駅の設備情報
により列車の進行制御、案内放送、案内表示などの制御
を行うことが開示されており、特開昭56−49625号公報
には、コントロールユニット33が、中央との情報、指令
の伝達及び主ポンプ駆動用モータと吐出弁駆動用モータ
を制御することが開示されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 各種プラントは便宜上３つの部署に分けることができ
る。その１つは中央部であり監視制御盤の設置される中
央制御室、上位計算機やプラント全体を統括する統括制
御装置を設置される制御機器室等から構成され、２つ目
はいわゆる現場であり被制御対象となる複数の機器が配
置されている。３つ目は電気室と呼ばれるものであり、
プラント外部の電源，発電プラントの場合には所内電源
から電源を得て現場各所の機器や中央の計算器に電力を
供給している。 また、通常電気室は、外部電源等を取り込む母線や、
現場各所の機器に適する電圧値に降圧する変圧器や母線
間を結合するしゃ断器の他に、個々の負荷ごとに設けら
れる開閉器や、その投入開放を制御するコントロールセ
ンサ等が設けられている。 しかしながら、以上のように構成されたプラントにお
いては、分散型制御装置を実現する上で、種々の問題が
あり、必ずしもプラントに対して好適、かつ信頼性の高
い分散型制御装置を得られるものではなかった。 つまり、従来の分散型制御装置では、上記のように電
気室が構成されていたので、コントロールセンタでの開
閉器投入開放制御のためには、中央の計算機からの投入
開放指令の他に負荷側のプロセス信号をも使用するため
に、電気室と現場さらには電気室と中央との信号伝送も
必要となり、信号ケーブル量やその工事費を含めたコス
トが膨大なものとなってしまうというばかりでなく、信
号線と電力線との平行設置によるノイズ発生等、信頼性
の低下、別ルートの設置による煩雑さというような数々
の問題があった。 この点について、特開昭58−66111号公報に記載の従
来技術は、電気室と現場さらには電気室と中央との信号
伝送により生じる問題、この問題を解決することについ
ては何等言及されておらず、必ずしも好適なものと言え
なかった。 又、実開昭58−171769号公報に記載のものは、駅にお
ける制御装置であって、中央制御装置１から列車ダイヤ
などの制御情報を伝達されることが不可欠であり、プラ
ントのような機器自身も含めて協調的に制御するもので
はなく、特開昭56−49625号公報に記載のものは、コン
トロールユニット33は、中央との情報、指令の伝達及び
主ポンプ駆動用モータと吐出弁駆動用モータを制御する
のみであって、各制御対象機器の統括的な制御を行って
いるものではなかった。 本発明の目的は、プラントのケーブル量を極力減らす
とともに、速い制御動作でプラントの制御を行える信頼
性の高い分散化したプラントの制御装置を提供すること
にある。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明のプラントの制御
装置は、プラントのプロセス系統の１つのプロセス量を
操作する操作端に、しゃ断器或いは開閉器を介して駆動
電力を供給する電源開閉操作部及び前記しゃ断器或いは
開閉器の開閉制御を含んで該操作端を制御するコントロ
ーラとを備えた操作端制御装置と、該操作端制御装置の
複数個のそれぞれと伝送線を介して接続された機器統括
制御装置と、該機器統括制御装置と伝送線で接続された
中央部に設けられるプラント統括制御装置とを備え、少
なくとも前記電源開閉部に電力を供給する電源供給装置
と前記操作端制御装置とが現場内に配置されるものであ
って、前記操作端制御装置に相互に関連するプロセス信
号を操作端制御装置間及び操作端制御装置と機器統括制
御装置間で伝送し、プラントの各プロセス量を相互に協
調させて制御するように構成したことを特徴とするもの
である。 又、プラントのプロセス系統の１つのプロセス量を操
作する操作端に、しゃ断器或いは開閉器を介して駆動電
力を供給する電源開閉操作部及び前記しゃ断器或いは開
閉器の開閉制御を含んで該操作端を制御するコントロー
ラとを備えた操作端制御装置と、該操作端制御装置の複
数個のそれぞれと伝送線を介して接続された機器統括制
御装置と、該機器統括制御装置と伝送線で接続された中
央部に設けられるプラント統括制御装置とを備え、少な
くとも前記電源開閉部に各プロセス量に対応した異なる
電圧及び電力を供給する複数の電源供給装置と該電源供
給装置に対応した前記操作端制御装置とが現場内に配置
されるものであって、プロセス信号を操作端制御装置間
及び操作端制御装置と機器統括制御装置間で伝送すると
ともに、前記プラント統括制御装置により前記しゃ断器
或いは開閉器の開閉制御を統括的に制御するように構成
したことを特徴とするものである。 〔作用〕 上記のように構成しているので、現場の近くに制御装
置ばかりでなく開閉器及びコントロールユニットセンタ
も配置されるため、電気室と現場間の伝送が不要とな
り、ケーブル量を減らすことができ、信号線と電力線と
の平行設置によるノイズ発生等、信頼性の低下を防止す
ることができる。又、プラント統括制御装置がなくても
機器を協調させて運転制御することができ、速い制御動
作でプラントの制御を行える。 〔実施例〕 第１図は本発明の分散型制御装置を採用したプラント
の概略全体構成を示した図であり、前述のように中央部
と現場と電気室の３部署に分けて考えることができる。
同図において、１はプラント統括制御装置であり、プラ
ント全体の状況を把握しながら下位の制御装置に指令を
与える。２は現場の各機器４を適宜グループ単位に分
け、それに対応して設置した分散型機器制御装置、３は
発電所内に電源を供給するための電気室に設置された所
内電源供給装置、４はプラントのプロセス量の検出器や
操作端を含む機器、５は中央装置と現場機器制御装置の
間に設けられた伝送線であつて例えば光フアイバーを使
つた光ケーブル、６は機器４に給電するための動力ケー
ブル、７は信号ケーブルで、前記の機器４内のプロセス
検出器や操作端４と分散型機器制御装置２の間を結ぶケ
ーブルである。このように構成することにより、機器４
のプロセス検出器（流量計F,圧力計P,温度計T,電流計Ａ
など）から現場の分散型機器制御装置２にプロセス信号
が入力され加工処理される。これら情報は光ケーブル５
を介してプラント統括制御装置１に情報として送られ
る。また逆に、プラント統括制御装置１からは前記送ら
れてきた情報をもとに制御指令を作成し、光ケーブル５
を介して逆に分散型機器制御装置２に操作指令を送る。
分散型機器制御装置２はこれを受けて機器４を制御す
る。ここでプラントの機器の制御とはその多くがモータ
やコイルといつた負荷に給電するための開閉器の投入開
放制御である。例えば火力発電所に例をとるなら、各種
ポンプ，ファン，微粉炭ミル等の大型補機はその駆動用
モータの給電ライン上のしや断器や開閉器の投入・開放
により起動・停止され、また、水位，流量，圧力，温度
等のプロセス量の制御のための操作端の多くにモータ駆
動の調整弁が使用されており、この場合にもモータへの
給電ライン上の開閉器の投入開放制御により調整弁の開
閉制御，位置制御，あるいは正逆転制御を行なう。また
中間開度をとらない開閉弁の場合はコイルへの給電ライ
ン上の開閉器の投入開放を制御することになる。 本発明の分散型制御装置では、所内電源供給装置３を
第２図に示すように構成する。この図でＢは母線、CBや
しや断器、TRは変圧器、SGは開閉器を表わしており、二
点鎖線に囲まれた部分が電気室に設置され、ここから給
電される回路部分は現場の機器４に近接して設けられ
る。この所内電源供給装置３は系統母線BL1からしや断
器CB1,起動変圧器TR3,しや断器CB3を介してメタクラ母
線BM1に給電され、発電プリントのように原動機STと発
電機Ｇを有しここから受電可能の場合には所内変圧器TR
i,しや断器CB4を介してメタクラ母線BM2に給電される。
尚、発電機Ｇの出力は主変圧器TRm,しや断器CB2を介し
て系統母線BL2にも供給されることもある。第２図のよ
うに２つの受電系統を有する場合にはメタクラ母線BM1,
BM2間に母線連絡用のしや断器CB6を設けいずれの系統か
らも受電可能の状態としておく。メタクラ母線BM1,BM2
からはしや断器CB5,CB7、パワーセンタ変圧器TRP1,T
RP2,開閉器SG1,SG2を介して夫々パワーセンタ母線BP1,B
P2により低電位の電圧を供給する。パワーセンタ母線間
もメタクラ母線の場合と同様にして、開閉器SGにより連
絡される。またパワーセンタ母線BP1,BP2からは開閉器S
G4,SG5を介してコントロールセンタ母線BC1,BC2に夫々
給電される。なお、この明細書においてしや断器と開閉
器とはほぼ同義のものであり、比較的に小型のものを開
閉器と称している。 この図から明らかなように電気室３には各種電圧階級
の母線とこれら母線間を連絡するためのしや断器や開閉
器と電圧降下させるための変圧器とを備える。そして各
母線から現場の機器４の負荷容量に応じて電力ケーブル
６が引き出される。例えば大容量負荷4Mに対しては高電
圧のメタクラ母線BM2,BM1から動力ケーブル6M1,6M2,し
や断器CB8,CB9を介して給電し、中容量負荷4Pに対して
は中電圧のパワーセンタ母線BP1,BP2から動力ケーブル6
P1,6P2、開閉器SG6,SG7を介して給電し、小容量負荷4C
に対してはコントロールセンタ母線BC1,BC2から動力ケ
ーブル6C1,6C2、開閉器SG8,SG9を介して給電する。ここ
で特徴的なことは各負荷の投入開放を制御するコントロ
ールセンタ及びこれにより制御されるしや断器や開閉器
が従来は電気室３内に設けられていたものを、現場の各
機器の近くに設置するようにしたことであり、同図にお
いて11はコントロールセンタの機能をも含む操作端制御
装置である。なお、一般にはコントロールセンタと開閉
器とを一体にしてユニツト化したものをスイツチギアと
いうことがあり、この意味では本発明はスイツチギアを
現場に配置するようにしたものとも言い得る。 第２図は第１図の所内電源供給装置３とこれから給電
される電気系統を主体として説明したものであるが、次
に第１図の機器制御装置２の概略について第３図を参照
して説明する。 同図において、１はプラント統括制御装置、２は分散
型の機器制御装置、５はプラント統括制御装置１と分散
型機器制御装置２との間で信号授受を行なう為の光ケー
ブル、８は信号多重伝送ケーブルであり、各操作端の個
別制御をつかさどる操作端制御装置11とこれらを統括し
て制御を行なう機器統括制御装置10の間の信号授受を行
なう。また、12は、プロセスの情報や機器の動作情報を
表示したり、各操作端を操作したりする為の運転操作監
視装置である。この機器制御装置は現場に設置されるも
のであつて、プラント全体を適宜の考え方によつて分割
したとき、その分割単位ごとに機器制御装置が設置され
る。ここで、分割手法はいかなるものであつても良い
が、火力発電プラントに例をとるなら燃料系統，空気系
統，給水系統，タービン系統等の単位で分割することが
考えられる。あるいは更に細かく石炭焚火力発電プラン
トの場合なら微粉炭ミルの各号機を単位として機器制御
装置を設置しても良い。この場合機器制御装置２に対し
てプラント統括制御装置１から光ケーブル５を介して与
えられる信号は、この微粉炭ミルの起動停止指令、ボイ
ラへの投入石炭量指令等である。そしてこの要求を満足
すべく具体的に駆動される操作端は例えばミルの空気入
口側ダンパ，ミル駆動用モータ，石炭投入用フイーダ駆
動用モータ，ミル石炭出口ダンパ等であり、これらごと
に操作端制御装置11が設けられることになる。操作端制
御装置11での制御の際に、各機器に相互に関連するプロ
セス信号は操作端制御装置11に入力され、加工処理され
た情報が信号多重伝送ケーブル８を介して機器統括制御
装置10あるいは他の操作端制御装置11へ伝送され、そこ
での制御に使用される。さらに機器統括制御装置10から
は光ケーブルを経由してプラント統括制御装置に情報と
して上がつていく。12は運転操作及び監視装置であり、
図中の機器統括制御装置10へは、各操作端制御装置11の
情報すべてが入力されるので、これによりプロセスの信
号の状態，機器の運転状態を監視しながら手動操作する
ことが可能になる。このため、プラント統括制御装置１
がなくても分散型機器制御装置のみで機器を運転制御す
ることもできる。 次に第２図及び第３図に図示した操作端制御装置11に
第４図を参照してこれは、大きく分けて２つの機能を有
している。その１つは、コントローラと称される機能部
分11 Iであり、制御回路部11c,インターロツク保護回路
部11b、信号伝送回路部11d、信号処理部11aから構成さ
れる。もう１つは、しや断器又は開閉器と称される機能
部分11 IIであり、総称して電源開閉操作部という。こ
のうち、インターロツク保護回路部11b及び電源開閉操
作部11 IIとは従来は電気室３内に収容されていたもの
であり、この一例は第５図を用いて後述する。この操作
制御装置11において、現場機器に関連するプロセス信号
は、信号処理部11aに入力され、該機器に必要なインタ
ーロツク保護回路部11b（機器の保護をつかさどる），
制御回路部11c（機器の制御をつかさどる）に使用され
る。この結果、再度信号処理部11aを介して、電源開閉
操作部11 IIに対して供給電源入切（電動弁開／閉，補
機起動／停止）信号が出力される。なお、プロセス信号
状態やインターロツク保護回路部11b,制御回路部11cの
動作状態は信号伝送回路路11dを経由して、上位の機器
統括制御装置（第３図の10）、更に、プラント統括制御
装置（第１図の１）に送られ、統括監視・制御のために
使用することができる。また、該機器が他の機器とプラ
ント全体の中で協調して制御される必要の有る場合に
は、前記上位制御装置より前記信号伝送回路部を介して
制御指令が発せされる。このように、コントローラ11 I
と電源開閉操作部11 IIを各機器単位に一体化するとと
もに該現場機器近傍に本装置を設置することが本発明の
特徴とするところである。なお、第４図の回路において
インターロツク保護回路部11bとは一般にコントロール
センタと称されるものであり、さらに電源開閉操作部11
IIと組合せ一体ユニツト化したものをスイツチギアと
言うことがある。 第６図はこのスイツチギヤの典型的な一例を示すもの
であつて、同図（ａ）は補機等のように単に電源の入切
のみを行なうものの例、同図（ｂ）は電動弁のように回
転方向を可逆的に変更可能なものの例を示す。 この図でフユーズフリーブレーカFFB、開閉器（電磁
接触器）88,過負荷リレー49によつて第４図の電源開閉
操作部11 IIを構成し機器４内の負荷Ｍに給電する。VC
は制御電源であり、電動ケーブル６の一部から変性器P
T,ヒユーズＦを介して得られる。制御電源VCを印加され
る回路部分がいわゆるコントロールセンタであり、49a
は過負荷リレー49の常開接点、49Xは常開接点49aの閉成
により駆動される補助リレー、49Xbは補助リレー49Xの
励磁の際に開放する常閉接点、IRは第４図の制御回路部
11cからの出力によつて条件が成立するインターロツク
回路、88Xは接点49Xbが閉じかつインターロツク回路の
条件成立によつて駆動される補助リレーであつてその励
磁により開閉器88を投入しその消磁により開閉器88を開
放するための補助リレー、Ｒは開閉器88の投入期間点灯
するランプ、88Xbは補助リレー88Xの励磁により開放す
る常閉接点、Ｇは常閉接点88Xbの閉路によつて開閉器88
の開放期間点灯するランプであり、０は接点49aの閉成
によつて点灯され負荷Ｍの過負荷状態を表示する。この
ことから明らかなように負荷Ｍへの給電以前には開閉器
88が開放し、過負荷リレー49は過負荷状態を検出してお
らず、インターロツク回路の条件成立しておらず、従つ
て接点49Xb,88Xbが閉成し49aが開放し、補助リレー88X,
49Xが消磁状態にあり、ランプR,Oが消灯しＧが点灯して
開閉器88の開放を表示している。第３図の機器統括制御
装置10の側からの指令によつてこの負荷Ｍに電源供給す
べき条件が整のうとインターロツク回路IRは閉状態とな
り補助リレー88Xを励磁して開閉器88を投入するととも
にランプＲを点灯して開閉器88の投入を表示する。な
お、88Xの動作により接点88Xbが開放しランプＧを消灯
する。この状態で過負荷リレー49が動作すると、49a閉
−49X励磁（Ｏ点灯）−49Xb開−88X消磁（Ｒ消灯）−88
Xb閉（Ｇ点灯）という手順でシーケンス進行し開閉器88
を開放する。また、通常の投入状態で開閉器88の閉成指
令によりインターロツク回路IRの条件不成立となると、
88X消磁（Ｒ消灯）−88Xb閉（Ｇ点灯）,88開放となる。 第６図（ｂ）は電磁弁のときの回路構成を示したもの
であり、例えば相順切替により正逆転をさせるために２
つの開閉器88R,88Lとその駆動用補助リレー88RX,88LX及
び夫々の補助リレーごとに接点群を備える点において同
図（ａ）の回路と相違する。また負荷Ｍの駆動中表示さ
れるランプＲは２つの補助リレー88RX,88LXの一方が励
磁状態にあることを条件として点灯され、停止中表示さ
れるランプＧは88RX,88LXの両方が励磁されていないと
きに点灯する。この回路によれば、負荷Ｍへの給電によ
り正逆転させる以前には開閉器88R,88Lが開放し、過負
荷リレー49は過負荷状態を検出しておらず、インターロ
ツク回路IRの条件成立しておらず、従つて接点49Xb,88R
Xb,88LXbが閉成し49a,88RXa,88LXaが開放し、補助リレ
ー88RX,88LX,49Xが消磁状態にあり、ランプR,Oが消灯し
Ｇが点灯して負荷Ｍの無給電状態を表示している。第３
図の機器統括制御装置10の側からの指令によつて、この
負荷Ｍを正転（例えば88R側）さすべき条件が整のうと
インターロツク回路IRは88RX側が閉状態となり補助リレ
ー88RXを励磁して開閉器88Rを投入するとともに88RXb1
の開放により88LXの励磁を阻止し、88RXaの閉成により
ランプＲを点灯して負荷給電状態を表示する。なお、88
RXの動作により接点88RXb2が開放しランプＧを消灯す
る。逆転時の動作は以上のことから容易に理解できるの
で説明を省略する，この正転状態で過負荷リレー49が動
作すると、49a閉−49X励磁（Ｏ点灯）−49Xb開−88RX消
磁−88RXb1閉（88LX励磁阻止解除）、88RXb2閉（Ｇ点
灯）、88RXa開（Ｒ消灯）の順にシーケンス進行し開閉
器88Rを開放して負荷モータＭの正転を停止する。次に
この正転状態から直ちに逆転させるときは、インターロ
ツク回路IRにおける正転指令を止めて補助リレー88RXの
励磁を停止して開閉器88Rを開放するとともに、接点88R
Xb1の復帰により逆転側補助リレー88LXの励磁阻止状態
を解除し、このあとでインターロツク回路IRから逆転指
令を与え補助リレー88LXを励磁してやればよく、以後の
動作は以上の説明から容易に推定できることなのでこの
での説明を省略する。 第５図は第１図の位置関係を模式的に示した図であ
り、中央部にはプラント統括制御装置１とこれとネツト
ワーク結合された計算機CPとを収納する制御機器室R1、
運転員が滞在しプラントの運転状態を監視するための監
視制御盤MRを収納する中央制御室を備えている。第２図
図示の所内電源供給装置３を収納する電気室R3は従来運
転員の保守・運用の便を考慮して中央部内に設けられる
ことが多かつたが、本発明により各種母線、変圧器，母
線連絡用しや断器を収納することになつたためプラント
構内の任意の位置に設置することが可能となつた。現場
の機器４に対しては、適宜に分割された単位ごとに分散
型機器制御装置２が配置される。機器制御装置２とプラ
ント統括制御装置１との間は光ケーブル５で連絡され、
所内電源供給装置３との間に動力ケーブル６が設けられ
る。機器制御装置２は第３図や第４図のように構成され
ており、一般には信号受け渡しのためのターミナルボツ
クスTBを介して機器内の操作端や検出器と信号ケーブル
によつて連絡される。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、従来電気室に
あった、開閉器或いはしゃ断器と、その開閉を行うコン
トロールセンタを備え、その制御装置を各プロセス系統
の近くに配置するので、プラントのケーブル量を極力減
らして制御装置の分散化が行えるので、ノイズが少なく
信頼性の高い制御装置を提供することができる。又、プ
ラント統括制御装置がなくても機器を協調させて運転制
御することができ、速い制御動作でプラントの制御を行
える。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の分散型制御装置の概略構成を示す図、
第２図は所内電源供給装置の構成を示す図、第３図は機
器制御装置の概略構成を示す図、第４図は操作端制御装
置の概略構成を示す図、第５図は第１図装置を模式的に
示した図であり、第６図は本発明に使用されるスイツチ
ギヤの一例を示す図である。 １……プラント統括制御装置、２……機器制御装置、３
……所内電源供給装置、４……プラント機器。
第２図は所内電源供給装置の構成を示す図、第３図は機
器制御装置の概略構成を示す図、第４図は操作端制御装
置の概略構成を示す図、第５図は第１図装置を模式的に
示した図であり、第６図は本発明に使用されるスイツチ
ギヤの一例を示す図である。 １……プラント統括制御装置、２……機器制御装置、３
……所内電源供給装置、４……プラント機器。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 菅野 彰
茨城県日立市大みか町５丁目２番１号
株式会社日立製作所大みか工場内
(72)発明者 滝田 敦
茨城県日立市大みか町５丁目２番１号
株式会社日立製作所大みか工場内
(56)参考文献 特開 昭57−59201（ＪＰ，Ａ)
特開 昭54−162077（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−49625（ＪＰ，Ａ)
実開 昭58−171769（ＪＰ，Ｕ)
計測自動制御学会編「改訂自動制御便
覧」株式会社コロナ社（昭43）第867頁
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．現場に配置され、プラントのプロセス量を検出する
検出器及び前記プラントのプロセス量を操作する操作端
を含むプラント機器を制御する機器制御装置と、 中央に配置され、プラント全体の状況を把握し、複数の
制御装置を統括的に制御するプラント統括制御装置と、 プラント機器に応じた電力を各電圧に応じた個々の動力
ケーブルにより各々対応するプラント機器に供給する所
内電源供給装置とを備えた発電プラント制御装置であっ
て、 前記機器制御装置は、 プラント機器に対応してケーブルにより連絡されて設置
され、前記所内電源供給装置からプラント機器に至る動
力ケーブルが導かれて前記プラント機器に給電するため
の投入開放操作を行う電源開閉操作部と、前記電源開閉
操作部の操作を含んでプラント機器を制御するコントロ
ーラと、を有する操作端制御装置と、 複数の操作端制御装置と多重伝送線により連絡され、該
連絡された操作端制御装置を統括的に制御すると共に、
プラント統括制御装置と光ケーブルにより連絡されて信
号授受を行う機器統括制御装置と、 を備えることを特徴とする発電プラント制御装置。 ２．中央に配置され、プラント全体の状況を把握し、下
位の制御装置を統括的に制御するプラント統括制御装置
と、 現場に配置され、前記プラントのプロセス量を検出する
検出器及び前記プラントのプロセス量を操作する操作端
を含むプラント機器を制御する機器制御装置と、 動力ケーブルにて前記プラント機器に対応した電力を前
記機器制御装置を介して電力を供給する所内電源供給装
置と、を有する発電プラント制御装置であって、 前記機器制御装置は、 燃料系統、空気系統、給水系統、及びタービン系統の分
割単位毎に分散配置されると共に、 前記プラント機器を統括的に制御すると共に、前記プラ
ント統括制御装置と光ケーブルで接続される統括機器制
御装置と、 前記プラント機器に対応してケーブルにより連絡されて
設置され、前記プラント機器に給電するための投入開放
制御を行う電源開閉操作部及び前記プラント機器からの
信号を入力し加工処理するコントローラを有すると共
に、前記統括制御装置と信号多重伝送ケーブルで接続さ
れる操作端制御装置とを含み、 前記分割単位内のプロセス量を前記プラント機器間で相
互に協調させて制御することを特徴とする発電プラント
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62307552A JP2753238B2 (ja) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | プラントの制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62307552A JP2753238B2 (ja) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | プラントの制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01149104A JPH01149104A (ja) | 1989-06-12 |
| JP2753238B2 true JP2753238B2 (ja) | 1998-05-18 |
Family
ID=17970464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62307552A Expired - Lifetime JP2753238B2 (ja) | 1987-12-07 | 1987-12-07 | プラントの制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2753238B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04312102A (ja) * | 1991-04-11 | 1992-11-04 | Nippon Steel Corp | Ｅｉｃ融合制御装置 |
| JP2015230627A (ja) * | 2014-06-05 | 2015-12-21 | トヨタ自動車株式会社 | 拡張式制御ユニット |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5649625A (en) * | 1979-09-28 | 1981-05-06 | Hitachi Ltd | Dispersion power control panel |
| JPS58171769U (ja) * | 1982-05-14 | 1983-11-16 | 株式会社日立製作所 | 分散形列車運行管理システム |
| JPS61160503U (ja) * | 1985-03-25 | 1986-10-04 | ||
| JPS62233026A (ja) * | 1986-04-02 | 1987-10-13 | 株式会社日立製作所 | 配電設備の母線系統 |
-
1987
- 1987-12-07 JP JP62307552A patent/JP2753238B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 計測自動制御学会編「改訂自動制御便覧」株式会社コロナ社（昭４３）第８６７頁 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01149104A (ja) | 1989-06-12 |
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