JP3668807B2

JP3668807B2 - マスターレス方式制御システム

Info

Publication number: JP3668807B2
Application number: JP2000050446A
Authority: JP
Inventors: 正志西村; 修鈴木; 秀雄大西; 忠夫斉藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-02-22
Filing date: 2000-02-22
Publication date: 2005-07-06
Anticipated expiration: 2020-02-22
Also published as: JP2001236120A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスターレス方式制御システムに係り、特に、ポンプ・バルブ・ベルトコンベアなどモータを用いたプラント機器の監視制御をコントロールセンタを介して中央コントローラ及び現場操作盤からの操作指令に基づいて行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポンプ・バルブ・ベルトコンベアなどモータを用いたプラント機器の監視制御を各モータ負荷単位に行うためのコントロールセンタを介して中央コントローラ及び現場操作盤からの操作指令に基づいて行うシステムとして、リレー盤集約方式によるシステム及びマスタースレーブ方式によるシステムが知られている。
リレー盤集約方式によるシステムを図７に示す。このシステムは、コントロールセンタ２０を集中監視制御している中央監視操作卓１０が内蔵する中央コントローラ１０１と、中央コントローラ１０１の異常時に機器の側から機器単位に手動操作を行うための現場操作盤１０５と、コントロールセンタ２０及び中央コントローラ１０１と現場操作盤１０５の操作指令を外部ケーブルに集約するリレー盤１０４からなる。コントロールセンタ２０に設けたモータマルチコントローラ１０２は、リレー盤１０４を介して中央コントローラ１０１もしくは現場操作盤１０５から送られる操作指令を受け、接触器１０３を開閉してモータ１０６を駆動し、ポンプ１０７を制御する。ここで、中央監視操作卓１０は中央監視室に、コントロールセンタ２０及びリレー盤１０４は電気室に、現場操作盤１０５は現場にそれぞれ設置される。
リレー盤集約方式による処理フローを図８に示す。まず、リレー盤１０４が中央コントローラ１０１及び現場操作盤１０５を集約しているため、リレー盤１０４が正常か異常かにより、中央コントローラ１０１及び現場操作盤１０５からのポンプ１０７に対する制御が異なる。リレー盤１０４、中央コントローラ１０１及び現場操作盤１０５がいずれも正常のとき（Ｓ１０１〜Ｓ１０３）、中央コントローラ１０１もしくは現場操作盤１０５からポンプ１０７の制御が可能である（Ｓ１０５）。現場操作盤１０５が異常のとき（Ｓ１０３）、中央コントローラ１０１からポンプ１０７の制御が可能である（Ｓ１０６）。中央コントローラ１０１が異常であり（Ｓ１０２）、現場操作盤１０５が正常のとき（Ｓ１０７）、現場操作盤１０５からポンプ１０７の制御が可能である（Ｓ１０８）。一方、リレー盤１０４が異常のとき（Ｓ１０１）、中央コントローラ１０１及び現場操作盤１０５からポンプ１０７の制御ができない（Ｓ１０９）。
【０００３】
マスタースレーブ方式によるシステムを図９に示す。このシステムは、図７のシステム構成に示すリレー盤１０４を無くし、中央コントローラ１０１と現場操作盤１０５を直結する。従って、現場操作盤１０５の操作指令は、中央コントローラ１０１を介してコントロールセンタ２０へ送信するシステムである。
マスタースレーブ方式による処理フローを図１０に示す。中央コントローラ１０１を伝送路上のマスターとし、コントロールセンタ２０及び現場操作盤１０５を伝送路上のスレーブとしてポンプ１０７を制御する。従って、まず、中央コントローラ１０１が正常か異常かを判定する（Ｓ２０１）。中央コントローラ１０１が正常（Ｓ２０１）で現場操作盤１０５も正常（Ｓ２０２）である場合、中央コントローラ１０１もしくは現場操作盤１０５からポンプ１０７の制御が可能である（Ｓ２０４）。中央コントローラ１０１が異常の場合（Ｓ２０１）、中央コントローラ１０１及び現場操作盤１０５からポンプ１０７の制御ができない（Ｓ２０３）。中央コントローラ１０１が正常（Ｓ２０１）で現場操作盤１０５が異常（Ｓ２０２）の場合、中央１０１コントローラのみからポンプ１０７の制御が可能である（Ｓ２０５、Ｓ２０６）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
リレー盤集約方式における課題として、リレー盤１０４によって操作指令の集約を行うため、コントロールセンタ２０への伝送路は外部ケーブルに接続する。このため、操作指令の点数追加に伴い、外部ケーブルの増設及びリレー盤１０４の増設が必要になり、多大な工事費用がかかる。
マスタースレーブ方式における課題として、中央コントローラ１０１をマスターとし、モータマルチコントローラ１０２及び現場操作盤１０５をスレーブとしてマスタースレーブと呼ばれる主従関係の伝送方式を用いるため、中央コントローラ１０１に異常が発生した場合、現場操作盤１０５からポンプ１０７に対して操作指令を送信しても、中央コントローラ１０１を経由することができず、現場操作盤１０５からポンプ１０７を制御することができない。また、ポンプ１０７は現場操作盤１０５からの操作指令を受信できないため、現場操作盤１０５が正常であってもその役目を果たすことができない。
【０００５】
本発明の課題は、複数のプラント機器の監視制御を行うために、中央コントローラと現場操作盤の何れからでも操作指令を送信可能とするマスターレス方式制御システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、プラント機器の監視制御を各負荷単位に行うためのモータマルチコントローラを有するコントロールセンタと、コントロールセンタを集中監視制御する中央コントローラと、プラント機器の側から機器単位に監視制御する現場操作盤からなり、中央コントローラ及び現場操作盤からモータマルチコントローラに操作指令を伝送するマスターレス方式制御システムであって、中央コントローラ及び現場操作盤から発信する操作指令に常時更新するヘルシー信号を割付け、モータマルチコントローラが操作指令を受信したとき、当該操作指令の今回ヘルシー信号を今回メモリに格納すると共に、前回ヘルシー信号を格納している前回メモリの内容と比較チェックし、このヘルシー信号の比較チェックによって中央コントローラの異常か現場操作盤の異常かを判断し、この判断に基づいてモータマルチコントローラに設定されている操作モードレジスタの中央モードもしくは現場モードの操作モードを自動的に切換え、現場操作盤からの操作指令または中央コントローラからの操作指令により直接プラント機器を監視制御する。
ここで、モータマルチコントローラは、中央コントローラからの送信データを受信する受信バッファ及び現場操作盤からの送信データを受信する受信バッファと、中央コントローラのモードまたは現場操作盤のモードを設定する操作モードレジスタを有し、操作モードレジスタの設定モードに基づいてそれぞれの受信バッファに送信された送信データが中央コントローラからのデータであるか、現場操作盤からのデータであるかを判別する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるマスターレス方式制御システムの構成を示す。本システムは、モータマルチコントローラ１０２及び接触器１０３を設けたコントロールセンタ２０と、コントロールセンタ２０を集中監視制御する中央コントローラ１０１を有する中央監視操作卓１０と、中央コントローラ１０１の異常時に機器の側から機器単位に手動操作を行うための現場操作盤１０５と、モータ１０６及びポンプ１０７からなる。
モータマルチコントローラ１０２は受信バッファ１０２ａと送信バッファ１０２ｂを備え、現場操作盤１０５は受信バッファ１０８ａと送信バッファ１０８ｂを有するインテリジェントＩ／Ｏ１０８を備える。
【０００８】
図２に、本実施形態のマスターレス方式による処理フローを示す。モータマルチコントローラ１０２の操作モードによって中央コントローラ１０１及び現場操作盤１０５のどちらの操作指令でポンプ１０７を制御するかを判断する（Ｓ７０１）。Ｓ７０１で判断した後、送信元の中央コントローラ１０１及び現場操作盤１０５が正常であるかを判断する（Ｓ７０２，Ｓ７０４）。ここで異常と判断した場合、モータマルチコントローラ１０２において操作モードの中央モードを現場モードに切換え、また、現場モードから中央モードに切換える。すなわち、中央コントローラ１０１から現場操作盤１０５に、また、現場操作盤１０５から中央コントローラ１０１に自動的に切換える（Ｓ７０３，Ｓ７０５）。以上により、中央コントローラ１０１もしくは現場操作盤１０５からポンプ１０７を制御する（Ｓ７０６）。
【０００９】
図３に、プラント機器の監視制御をモータ負荷単位に行うモータマルチコントローラ１０２が有する受信バッファ及び各種メモリのレジスタを示す。伝送路上にある装置を局番（図３では局番を０〜３２としている。）によって表わす。モータマルチコントローラ１０２は、受信バッファ１０２ａとして、操作モード１１２（中央モード１２０、現場モード１２１）、ヘルシー信号１１３、操作ビット１２４（中央１２２、現場１２３）、機器操作を示す開１１４，１１７、停１１５，１１８、閉１１６，１１９を有し、レジスタとして、前回メモリ１０９、今回メモリ１１０、ヘルシーメモリ１１１、機器操作メモリ１２５を有し、操作モードレジスタ１３０（中央モード１３１、現場モード１３２）を有する。
【００１０】
図４及び図５を用いて、さらに本実施形態の処理フローを説明する。図４は、本マスターレス方式制御の処理フローを示す概略図であり、図５は、図４に示す概略フローを詳細に示す。
本マスターレス方式制御システムでは、図４に示すように、モータマルチコントローラ１０２において異常検出処理（Ｓ３０１）、操作モード判定処理（Ｓ４０１）、機器操作判定処理（Ｓ５０１）の処理を伝送路上にある装置の総局数分繰り返す。
【００１１】
図５のフローでは、総局数をＩとし、伝送路上にある中央コントローラ１０１を局番０、インテリジェントＩ／Ｏ１０８を局番１とする。中央コントローラ１０１及びモータマルチコントローラ１０２及びインテリジェントＩ／Ｏ１０８の送信データは、常時更新されるヘルシー信号１１３と呼ばれるデータを割付ける。
図５に示すフローを説明する。図５において（Ｓ３０２）〜（Ｓ３０７）は図４に示す異常検出処理フロー（Ｓ３０１）の詳細フローである。まず、モータマルチコントローラ１０２は、局数カウンタとなるｉを初期化する（Ｓ６０１）。次に、中央コントローラ１０１及びインテリジェントＩ／Ｏ１０８からの送信データを格納している受信バッファ１０２ａよりヘルシー信号１１３を読出し、ヘルシー信号１１３を今回メモリ１１０に格納し（Ｓ３０２）、前回メモリ１０９の内容と比較し（Ｓ３０３）、前回ヘルシー信号１１３の更新が行われているか判断する。この時今回メモリ１１０と前回メモリ１０９の内容が不一致である時、中央コントローラ１０１又はインテリジェントＩ／Ｏ１０８が正常に動作していると判断する。前回ヘルシー信号１１３の更新が行われていれば、図３に示すヘルシーメモリ１１１のｉ番目に０（正常を意味する）を格納し（Ｓ３０４）、今回メモリ１１０の内容を前回メモリ１０９に転写する（Ｓ３０６）。前回メモリ１０９と今回メモリ１１０の内容が一致している場合、中央コントローラ１０１もしくはインテリジェントＩ／Ｏ１０８が正常に動作していないことを意味し、ヘルシーメモリ１１１のｉ番目に１（異常を意味する）を格納する（Ｓ３０５）。続いて、ヘルシーメモリ１１１に格納された内容が正常であるか異常であるかの判定を行い（Ｓ３０７）、異常であれば、伝送路上にある局番ｉの装置は故障であると判断し、局番ｉからの操作指令は受け付けないようにする。
【００１２】
図４に示す異常検出処理フロー（Ｓ３０１）が終了すると、次に、操作指令が中央コントローラ１０１もしくはインテリジェントＩ／Ｏ１０８かを判断するため、操作モード判定処理（Ｓ４０１）を行う。
図３のようにモータマルチコントローラ１０２には操作モードレジスタ１３０と呼ばれるメモリがあり、操作モードレジスタ１３０の中央モード１３１と現場モード１３２は、インテリジェントＩ／Ｏ１０８より操作モード１１２で指示される中央モード１２０・現場モード１２１によって切換えることができ、操作場所を保持する。各装置からの操作指令について、中央コントローラ１０１からの操作指令は中央１２２＋機器操作１１４〜１１６、現場操作盤１０５内にあるインテリジェントＩ／Ｏ１０８からの操作指令は現場１２３＋機器操作１１７〜１１９という形で各局番毎の受信バッファ１０２ａに格納される。
図５に示す操作モード判定処理フロー図では、（Ｓ４０２）にて受信バッファ１０２ａに格納されている送信データが中央コントローラ１０１からのデータであるのかインテリジェントＩ／Ｏ１０８からのデータであるのかを判別するため、操作ビット１２４に格納された内容（中央ビット１２２もしくは現場ビット１２３）が操作モードレジスタ１３０に保持された中央モード１３１もしくは現場モード１３２と一致すれば、次の機器操作処理（Ｓ５０１）を行う。操作ビット１２４が操作モードレジスタ１３０と一致しない場合は、機器操作処理を行わずに局数ｉを加算して（Ｓ６０２）異常検出処理（Ｓ３０１）に戻る。これにより、例えば操作モードレジスタ１３０が中央モード１３１である場合、インテリジェントＩ／Ｏ１０８からの操作指令は、受信はしても機器操作処理（Ｓ５０１）を行わない。
【００１３】
図４に示す操作モード判定処理フロー（Ｓ４０１）が終了すると、次に、操作指令がポンプ１０７に対して運転であるのか停止であるのかを判断する図４に示す機器操作処理（Ｓ５０１）を行う。
モータマルチコントローラ１０２では、図３に示す受信バッファ１０２ａのように局番単位に開／停／閉の３つの操作を持つ。なお、開は運転操作及び入操作と同じ意味を持つ操作指令、停は停止操作及び切操作と同じ意味を持つ操作指令、閉は運転中止と同じ意味を持つ操作指令である。
中央コントローラ１０１もしくはインテリジェントＩ／Ｏ１０８の操作指令が前記３つの操作指令のうちいずれかの指令を実行するのかを機器操作判定処理フロー（Ｓ５０１）にて判断する。例えば、操作指令が自局の中央１２２＋ポンプ１０７の運転の操作指令である場合、いずれも自局の停（切）（Ｓ５０２）、自局の閉（Ｓ５０４）の操作指令でないため、まず（Ｓ５０６）が該当する。（Ｓ５０６）にて判断した結果は、局番０開１１４をＯＮにし、局番０停１１５及び局番０閉１１６をＯＦＦにする（Ｓ５０７）。そして、操作指令はモータマルチコントローラ１０２において中央コントローラ１０１からのポンプ１０７の運転指令と判断され、コントロールセンタ２０にある接触器１０３を入する。また、操作指令が中央１２２＋ポンプ１０７の停（切）の操作指令である場合には（Ｓ５０２）、局番０停１１５をＯＮにし、局番０開１１４及び局番０閉１１６をＯＦＦにする（Ｓ５０３）。操作指令が中央１２２＋ポンプ１０７の閉の操作指令である場合には（Ｓ５０４）、局番０閉１１６をＯＮにし、局番０停１１５及び局番０開１１４をＯＦＦにする（Ｓ５０５）。操作指令が自局の中央１２２＋ポンプ１０７の運転の操作指令でない場合には（Ｓ５０６）、自局の全ての操作指令をＯＦＦにする（Ｓ５０８）。
次に、局数を１加算して（Ｓ６０２）総局数Ｉと比較し（Ｓ６０３）、同じであれば、全ての処理が終り、異なっていれば、異常検出処理（Ｓ３０１）に戻り、図４に示すフロー図を全局繰り返す。
【００１４】
ここで、モータマルチコントローラ１０２は、図５においてヘルシーメモリ１１１に格納された内容が正常であるか異常であるかの判定を行い（Ｓ３０７）、特に、受信している中央コントローラ１０１のヘルシー信号１１３が途絶え、中央コントローラ１０１が異常と判断した場合、中央コントローラ１０１の異常により中央モード１３１から現場モード１３２に自動的に切換え、現場操作盤１０５とコントロールセンタ２０にてポンプ１０７の制御を可能とする。同様に、受信しているインテリジェントＩ／Ｏ１０８のヘルシー信号１１３が途絶え、現場操作盤１０５が異常であると判断した場合、現場操作盤１０５の異常により現場モード１３２から中央モード１３１に自動的に切換え、中央コントローラ１０１とコントロールセンタ２０にてポンプ１０７の監視制御を可能とする。
【００１５】
以上で中央コントローラ１台、インテリジェントＩ／Ｏ１台、モータマルチコントローラ１台としたマスターレス方式制御システムにおける異常検出処理（Ｓ３０１）と操作モード判定処理（Ｓ４０１）と機器操作判定処理（Ｓ５０１）について説明したが、複数の中央コントローラまたは複数のインテリジェントＩ／Ｏ及び複数のモータマルチコントローラが設置されている場合においても、同様に処理を局数分繰り返せば、同じである。
ここで、複数の中央コントローラまたは複数のインテリジェントＩ／Ｏ及び複数のモータマルチコントローラが設置されている場合において、モータマルチコントローラに複数の中央コントローラ及び複数の現場操作盤から操作指令を送受信するとき、任意の中央コントローラ及び現場操作盤からの操作指令のみを受信する設定を施こす。この場合、任意の中央コントローラ及び現場操作盤からの操作指令のみを受付ける。
また、複数の中央コントローラまたは複数のインテリジェントＩ／Ｏ及び複数のモータマルチコントローラが設置されている場合において、モータマルチコントローラに複数の中央コントローラ及び複数の現場操作盤から操作指令を送受信するとき、複数の中央コントローラ及び現場操作盤に優先順位を施こす。この場合、優先順位の高い中央コントローラ及び現場操作盤からの操作指令を受付け、この操作指令を受信している限り、他の中央コントローラもしくは現場操作盤からの操作指令を受付けない。
また、モータマルチコントローラ１０２が複数の中央コントローラ１０１または複数のインテリジェントＩ／Ｏ１０８より操作指令を受信した場合、図４に示す処理フローを行い、図６に示すＯＲ回路１２５によって複数の操作指令を集約し、コントロールセンタ２０内にある接触器１０３を入／切し、ポンプ１０７を制御する。
【００１６】
本実施形態では説明を簡略にするため、伝送路上に接続できる機器数を中央コントローラ１０１及びインテリジェントＩ／Ｏ１０８及びモータマルチコントローラ１０２を合わせて３台としているが、実際には伝送ラインの長さと伝送速度により、モータマルチコントローラを３２台〜６４台程度接続することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマスターレス方式制御システムによれば、複数のプラント機器の監視制御に際し、中央コントローラと現場操作盤の何れからでも操作指令を送信することができるので、従来のリレー盤集約方式に比し、操作指令の点数を追加しても、外部ケーブルの増設及びリレー盤の増設を行う必要がなく、工事費用を大幅に削減することが可能となる。
また、従来のマスタースレーブ方式に比し、中央コントローラに異常が発生しても、現場操作盤からプラント機器に対して制御できるので、現場操作盤の自律動作が可能となり、システムに対する信頼度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるマスターレス方式制御システムの構成図
【図２】本発明のマスターレス方式による処理フロー
【図３】本発明のモータマルチコントローラにある受信バッファ及び各種メモリのレジスタ図
【図４】本発明の処理フローの概略図
【図５】本発明の処理フローの詳細図
【図６】本発明に適用するＯＲ回路図
【図７】従来のリレー盤集約方式システムの構成図
【図８】従来のリレー盤集約方式システムの処理フロー図
【図９】従来のマスタースレーブ方式システムの構成図
【図１０】従来のマスタースレーブ方式システムの処理フロー図
【符号の説明】
１０…中央監視操作卓、２０…コントロールセンタ、１０１…中央コントローラ、１０２…モータマルチコントローラ、１０２ａ…受信バッファ（モータマルチコントローラ）、１０２ｂ…送信バッファ（モータマルチコントローラ）、１０３…接触器、１０４…リレー盤、１０５…現場操作盤、１０６…モータ、１０７…ポンプ、１０８…インテリジェントＩ／Ｏ、１０８ａ…受信バッファ（インテリジェントＩ／Ｏ）、１０８ｂ…送信バッファ（インテリジェントＩ／Ｏ）、１２５…ＯＲ回路

Claims

プラント機器の監視制御を各負荷単位に行うためのモータマルチコントローラを有するコントロールセンタと、前記コントロールセンタを集中監視制御する中央コントローラと、前記プラント機器の側から機器単位に監視制御する現場操作盤からなり、前記中央コントローラ及び前記現場操作盤から前記モータマルチコントローラに操作指令を伝送するマスターレス方式制御システムであって、
前記中央コントローラ及び前記現場操作盤から発信する前記操作指令に常時更新するヘルシー信号を割付け、前記モータマルチコントローラが前記操作指令を受信したとき、当該操作指令の今回ヘルシー信号を今回メモリに格納すると共に、前回ヘルシー信号を格納している前回メモリの内容と比較チェックし、このヘルシー信号の比較チェックによって前記中央コントローラの異常か前記現場操作盤の異常かを判断し、この判断に基づいて前記モータマルチコントローラに設定されている操作モードレジスタの中央モードもしくは現場モードの操作モードを自動的に切換え、前記現場操作盤からの操作指令または前記中央コントローラからの操作指令により直接前記プラント機器を監視制御することを特徴とするマスターレス方式制御システム。
請求項１において、前記モータマルチコントローラは、前記中央コントローラからの送信データを受信する受信バッファ及び前記現場操作盤からの送信データを受信する受信バッファと、前記中央コントローラのモードまたは前記現場操作盤のモードを設定する操作モードレジスタを有し、前記操作モードレジスタの設定モードに基づいて前記それぞれの受信バッファに送信された送信データが前記中央コントローラからのデータであるか、前記現場操作盤からのデータであるかを判別することを特徴とするマスターレス方式制御システム。