JP4091316B2

JP4091316B2 - Turbine monitoring and control system

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Publication number: JP4091316B2
Application number: JP2002047381A
Authority: JP
Inventors: 秀樹由上
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2022-02-25
Also published as: JP2003247401A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タービン機器の監視および制御を行うタービン監視制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７ないし図１０を参照して従来の技術を説明する。まず図７を参照して従来のタービン監視制御システムの概要について説明する。図７で示すように、タービン監視制御システムは、タービン機器１を制御するタービン制御装置２と監視するタービン監視装置３とから構成されている。
【０００３】
前記監視・制御対象であるタービン機器１は、タービンや発電機等の本体と、これら本体を運転するための蒸気加減弁や補助機器などで構成されるプロセス系とで構成されている。
また、タービン制御装置２は、マスタコントローラＡ系２１ａ、マスタコントローラＢ系２１ｂ、マスタコントローラＣ系２１ｃ及びシステムコントローラ２２から構成されている。
【０００４】
前記マスタコントローラ２１ａ〜２１ｃはそれぞれ演算処理モジュール２４ａ〜２４ｃ及び入出力モジュール２５ａ〜２５ｃを備えて多重化構成されており、前記タービン機器１の回転速度制御、蒸気弁位置制御、負荷制御などといった高速なシーケンス制御演算処理と、入出力処理とを行う第１の制御（以下、タービン１次制御とする）をそれぞれ非同期に行うように構成されている。
【０００５】
また、システムコントローラ２２はマスタコントローラと同様に演算処理モジュール２６及び入出力モジュール２７を備え前述したようなシーケンス制御などのように高速な制御演算処理及び入出力処理を行わない所謂第２の制御（以下、タービン２次制御とする）を実行するとともに、後で述べるタービン監視装置３とのインターフェイス機能と前記マスタコントローラ２１ａ〜２１ｃの状態監視機能とを実行するように構成されている。
【０００６】
一方、タービン監視装置３は、前記タービン機器１及びタービン制御装置２の状態表示とタービン制御操作の入力を実行するヒューマンマシンコントローラ３１、ＣＲＴ３２、マウス３３及びキーボード３４から構成されている。
【０００７】
次に、図８を参照して前記マスタコントローラ２１ａ〜２１ｃの内部構成について説明する。マスタコントローラ２１ａ〜２１ｃは、プロセス入出力部２１２と、タービン１次制御演算部２１１と、システムコントローラ間伝送入出力部２１３とから構成されており、前記したタービン１次制御を実行するようになっている。
【０００８】
更に、図９を参照して前記システムコントローラ２２の内部構成図について説明する。システムコントローラ２２は前記タービン機器１から入力したプロセス信号を用いてタービン２次制御演算を行うタービン２次制御演算部２２１と、後述するマスタコントローラ制御演算情報編集手段２２４内の回路から得られる信号から全てのマスタコントローラ２１ａ〜２１ｃの状態を判断するマスタコントローラ状態判断手段２２６と、このマスタコントローラ状態判断手段２２６の状態判断結果にもとづいて各マスタコントローラ２１ａ〜２１ｃから取り込んだ制御演算情報の中から最適な制御演算情報をシステム情報として選択し編集するマスタコントローラ制御演算情報編集手段２２４とを備えている。
【０００９】
この編集手段２２４により編集されたシステム情報及び各マスタコントローラの個別制御演算情報は、制御用ネットワーク伝送入出力部２２３及び制御用ネットワーク４を介してタービン監視装置３に向けて出力される。なお、２２２はプロセス入出力部、２２５はマスタコントローラ間伝送入出力部である。
【００１０】
更に、図１０を参照して前記タービン監視装置３の内部構成について説明する。タービン監視装置３はシステムコントローラ２２から入力したシステム情報及びタービン制御装置２の個別制御演算情報即ち各マスタコントローラ２１ａ〜２１ｃの制御演算情報を表示するための監視画面表示部３１１及び表示装置３２と、運転員によるタービン制御操作情報を入力するためのマウス３３、キーボード３４等の入力装置と、この入力装置によって入力された操作情報を前記システムコントローラ２２に出力するための制御操作入力部３１２と、制御用ネットワーク伝送入力部３１３とから構成されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した従来の装置においては、マスタコントローラ２１ａ〜２１ｃをタービン監視装置３に直接接続していない。その理由は従来のマスタコントローラ内の演算処理モジュールの処理能力ではシステムコントローラの機能を実現できなかったことが大きい。
【００１２】
しかしながら、近年の半導体製造技術、ソフトウェア技術の向上により、マスタコントローラの演算処理モジュールの処理能力は向上したため、システムコントローラの処理機能をマスタコントローラにて実現しようとすることが提案されている。しかし、システムコントローラの機能をマスタコントローラにて実現しようとした場合には、以下のような課題を解決しなければならない。
【００１３】
▲１▼．マスタコントローラ２１ａ〜２１ｃの状態を判断する手段がなくなる。
▲２▼．タービン監視装置３にとって必要なシステム情報を得るために、マスタコントローラ２１ａ〜２１ｃの状態判断手段に基づいて個別の制御演算情報を編集する手段がなくなる。
▲３▼．点数が多いシステムコントローラの入出力処理をマスタコントローラの入出力モジュールにて処理する必要があるため、多重化されている分だけ入出力点数が増加して、入出力モジュールのコストがアップする。
【００１４】
本発明は、以上述べた課題に鑑みてなされたもので、従来のシステムコントローラの機能の一部をマスタコントローラに持たせることにより、システムコントローラを不要としたタービン監視制御装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に係るタービン監視制御装置の発明は、タービン機器から状態信号を入力して、タービン機器の制御演算を実行し、前記タービン機器に制御信号を出力する処理を互いに非同期に実行する複数のコントローラを多重化してなるタービン制御装置と、このタービン制御装置に制御用ネットワークを介して接続され、前記各コントローラの状態を判断するコントローラ状態判断手段、このコントローラ状態判断手段の状態判断結果に基づいて各コントローラより得られる制御演算情報の中から最適な制御演算情報をシステム情報として選択し出力する制御演算情報編集手段、及び前記システム情報または各コントローラより得られる個別の制御演算情報をタービン機器監視画面に表示する画面表示手段を有するタービン監視装置と、からなる。
【００１６】
この発明によれば、従来システムコントローラによって実現していた機能のうち、タービン２次制御機能を新たに設けたコントローラ、従来のマスタコントローラの状態判断機能及び各制御演算情報の編集機能を新たなタービン監視装置にて実現させるように構成したので、システムコントローラを必要としない分、より低コストなシステムが実現でき、またコントローラを多重化して制御機能を実行させ、制御用ネットワークに直接接続するようにしたので、コントローラの故障によるタービン２次制御機能及びタービン監視機能の喪失を防止することができ、システム全体の信頼性を向上させることができる。
【００１７】
また、請求項２に係るタービン監視制御装置の発明は、タービン機器から状態信号を入力して、タービン機器の制御演算を実行し、前記タービン機器に制御信号を出力する処理を互いに非同期に実行する複数のコントローラを多重化構成したものであって、前記コントローラ毎に設けられ、自コントローラの状態を判断するコントローラ状態判断手段、前記各コントローラ相互間でコントローラ個別制御演算情報を通信する制御演算情報通信手段、及び前記コントローラ状態判断手段の状態判断結果に基づいて前記制御演算情報通信手段より得られる全てのコントローラの制御演算情報の中から予め定めた優先順位に基づいて選択した制御演算情報をシステム情報として選択し出力する制御演算情報編集手段を備えたタービン制御装置と、制御用ネットワークを介してこのタービン制御装置に接続され、前記選択されたシステム情報及び個別の制御演算情報をタービン機器監視画面に表示する画面表示手段を有するタービン監視装置と、からなる。
【００１８】
この発明によれば、タービン制御装置側でシステム情報及び各制御演算情報を編集するように構成したので、タービン監視装置に対して情報を出力するコントローラの優先順番を予め定めておくことにより、多重化されたコントローラが同一の情報を重複して出力することにより、制御用ネットワークの伝送負荷量が増加するのを防止することができる。
【００１９】
更に請求項３に係るタービン監視制御の発明は、請求項１または請求項２において、前記各コントローラ内で高速な制御演算処理及び入出力処理を必要とする第１の制御を実行するために使用される入出力モジュールと独立して、高速な制御演算処理及び入出力処理を必要としない第２の制御を実行するために使用される入出力モジュールを前記制御用ネットワークに接続したことを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、システムコントローラが実行していたタービン２次制御機能をコントローラが担当し、タービン２次制御で使用する入出力信号を処理するための入出力モジュールを個別に設けて、コントローラ間で共用するので、タービン１次制御で使用する入出力モジュールの入出力点数が必要以上に増加することを防止することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、従来の技術の構成図と対応する部分には、同一符号または関連符号を付して対応関係を明瞭にし、重複する説明は極力避けるものとする。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１及び図２に基づいて第１の実施の形態について説明する。図１はタービン監視制御装置のシステム構成図、図２はタービン監視制御装置の内部構成図を示す。
【００２３】
まず図１において、タービン制御装置２Ａはタービン機器１内の複数の制御対象を３重化されたコントローラ２１ａ〜２１ｃにより制御されるように構成されている。ここで、各コントローラ２１ａ〜２１ｃはそれぞれ制御演算モジュール及び入出力モジュールの対で構成されており、タービン機器１の制御対象から抽出した状態信号を入力してタービン１次制御演算及びタービン２次制御演算を実行し、制御信号を出力する処理を行う。なお、タービン１次制御演算、タービン２次制御演算及び制御信号を出力する処理は、互いに非同期に実行するように構成されている。
そして、これら各コントローラ２１ａ〜ｃは、いずれも制御用ネットワーク４を介してタービン監視装置３Ａに接続されている。
【００２４】
タービン監視装置３Ａは、運転員とのインターフェイス機能を実行するヒューマンマシンコントローラ３１Ａ、タービン機器の監視画面及び操作画面を表示するＣＲＴまたは液晶板等の表示装置３２、マウス３３、キーボード３４等の入力装置によって構成されており、このタービン制御装置２Ａから出力された状態信号、制御信号及び演算結果などの各種情報を、制御用ネットワーク４を介して入力しタービン機器監視画面を表示するとともに、運転員によるタービン制御操作入力をタービン制御装置２Ａに対して出力するような機能を有している。
【００２５】
次に、図２を参照してタービン制御装置２Ａならびにタービン監視装置３Ａについて説明する。
まずタービン制御装置２Ａから説明する。本発明のタービン制御装置２Ａは３個のコントローラ２１ａ〜２１ｃで構成されている。なお、このコントローラ２１ａ〜２１ｃは従来のマスタコントローラの機能のほかに新たに従来のシステムコントローラの機能の一部も併せて有している。この３個のコントローラの内部構成は同じなので、２１ａで代表説明する。
【００２６】
コントローラ２１ａは、タービン機器１の制御対象からプロセス入出力部２１２に入力された状態信号をもとにタービン１次制御演算部２１１及びタービン２次制御演算部２２１により、それぞれ前述したタービン１次制御及びタービン２次制御を演算処理し、これらの演算結果をプロセス入出力部２１２からタービン機器１の制御対象に対して制御信号として出力する。
【００２７】
なお、プロセス入出力部２１２は、３重化された制御出力信号を選択処理する必要がある場合には、選択処理のみを別に実行する出力選択回路を設ける場合もある。この場合の出力選択回路は、デジタル情報については３入力による多数決（２ out of３）で、アナログ情報については中間値を選択し出力する。
【００２８】
一方、前記各コントローラ２１ａ〜２１ｃが所有する状態信号、制御信号及び演算結果などの制御演算情報の中で、タービン機器監視のためにタービン監視装置３Ａが必要とする信号は、タービン制御装置２Ａ内の制御用ネットワーク伝送入出力部２２３より出力され、制御用ネットワーク４を介してタービン監視装置３Ａに入力されるようになっている。
【００２９】
タービン監視装置３Ａは、マウス３３、キーボード３４による運転員の操作を制御操作入力部３１２にて処理し、制御用ネットワーク伝送入出力部３１３よりタービン制御装置２Ａに対して操作情報として出力する。
【００３０】
また、タービン監視装置３Ａ内の制御演算情報編集部２２４は、前記コントローラ状態判断部２２６による判断結果に基づいて各コントローラ２１ａ〜２１ｃから入力した各制御演算情報の中からタービン機器監視画面に表示すべきシステム情報を選択する。この結果、選択されたシステム情報及び各制御演算情報は、監視画面表示部３１１を介して表示装置３２のタービン機器監視画面に表示される。
【００３１】
前記コントローラ状態判断部２２６は、各コントローラ２１ａ〜２１ｃから出力された制御演算情報によって、その情報が正常であるかまたは異常状態であるかを監視する機能を有している。このコントローラ状態判断部２２６によって異常と判断した場合、制御演算情報編集部２２４はその制御演算情報を加工したうえで出力する。制御演算情報がデジタル情報の場合、３入力による多数決（２ out of３）により出力し、アナログ情報の場合、中間値を選択し出力する。
【００３２】
このように、第１の実施の形態によれば、従来のシステムコントローラ２によって実現していた機能のうち、タービン２次制御機能を新たに設けたコントローラ２Ａにて実現させ、従来のマスタコントローラ２の状態判断機能及び各制御演算情報の編集機能を新たに設けたタービン監視装置３Ａにて実現させることによって、従来のシステムコントローラ２を必要としない低コストのタービン監視制御装置を提供することができる。
【００３３】
更に、システムコントローラ２を削除するとともに、コントローラ２Ａを制御用ネットワーク４を介して直接多重化したので、従来に比べシステム全体の信頼性を向上させることができる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
次に、図３及び図４に基づいて本発明の第２の実施の形態について説明する。図３はタービン監視制御装置のシステム構成図、図４はタービン監視制御装置の内部構成図を示す。
【００３５】
まず図３において、本実施の形態におけるタービン制御装置２Ｂは、タービン機器１から状態信号を入力して、タービン１次制御演算と、タービン２次制御演算と、タービン機器１へ制御信号を出力する処理とを互いに非同期に実行するように構成されている。
【００３６】
しかも、各コントローラ２１ａ’〜２１ｃ’は前述の実施の形態と同様、制御演算モジュールと入出力モジュールが１対となって構成されており、制御演算モジュール２４ａ、２４ｂ、２４ｃと入出力モジュール２５ａ、２５ｂ、２５ｃがともに３重化されている。
【００３７】
また、これらコントローラ２１ａ’〜２１ｃ’は、いずれも制御用ネットワーク４に直接接続されるとともに、コントローラ間制御演算情報通信手段（以下、コントローラ間データ伝送路という）２８ａ〜２８ｃにより相互間で情報の授受が可能となるように接続されている。
タービン監視装置３自体は、従来の技術におけるタービン監視装置３と同じなので説明を省略する。
【００３８】
次に、図４を参照してタービン監視制御部の内部構成について説明する。タービン制御装置２Ｂを構成する各コントローラ２１ａ’〜２１ｃ’は、タービン機器１からプロセス入出力部２１２に入力された状態信号をもとに、タービン１次制御演算部２１１及びタービン２次制御演算部２２１でそれぞれの制御演算を実行し、その演算結果を制御信号としてプロセス入出力部２１２からタービン機器１の制御対象に出力する。
なお、３重化された制御信号を選択処理する必要がある場合には、第１の実施の形態と同様にして選択し出力する。
【００３９】
さて、各コントローラ２１ａ’〜２１ｃ’が所有する状態信号、制御信号及び演算信号などの制御演算情報の中で、タービン機器監視のためにタービン監視装置３が必要とする情報は、各コントローラ２１ａ’〜２１ｃ’がすべて正常な場合、各コントローラ２１ａ’〜２１ｃ’のコントローラ状態判断部２２６で予め定めた優先順位に従って選択される。そしてこの選択された制御演算情報は制御用ネットワーク入出力部２２３より出力され、制御用ネットワーク４を介してタービン監視装置３に入力される。
【００４０】
なお、各コントローラ２１ａ’〜２１ｃ’が正常であるか否かを判断するためにコントローラ状態判断部２２６は、従来技術と同様、それぞれのコントローラ毎に設けた制御演算情報編集部２２４から得られる制御演算情報に基づいて行う。例えば、コントローラ状態判断部２２６が有する優先順位がコントローラ２１ａ→２１ｂ→２１ｃの順になっている場合、コントローラ２１ａ’〜２１ｃ’がいずれも正常であれば、最も優先順位の高いコントローラ２１ａ’より制御演算情報が出力され、もしコントローラ２１ａ’が異常であれば次に優先順位が高いコントローラ２１ｂ’より情報が出力されるようになっている。
【００４１】
また、タービン制御装置２Ｂは、各コントローラ２１ａ’〜２１ｃ’相互間にコントローラ間データ伝送路２８を設けており、このデータ伝送路２８により他の制御部から制御演算情報を受け取ってシステム情報を編集する。
【００４２】
なお、コントローラ状態判断部２２６で、異常と判断された制御演算情報については、制御演算情報編集部２２４において制御演算情報を加工したうえで、デジタル情報については２ out of３、アナログ情報については中間値を選択してシステム情報を編集する。
【００４３】
タービン監視装置３は、３重化されたコントローラ２１ａ〜２１ｃのいずれかの制御部よりシステム情報及び各制御演算情報を受け取って、監視画面表示部３１１にて表示装置３２のタービン機器監視画面上に情報を表示する。
【００４４】
このように、第２の実施の形態によれば、タービン制御装置２Ｂ側でシステム情報及び各制御演算情報を編集するようにしたので、タービン監視装置３に対して情報を出力するコントローラの優先順番を予め定めておくことにより、多重化されたコントローラが同一の情報を重複して出力することによる制御用ネットワーク４の伝送負荷量を増加するのを防止することができる。
【００４５】
（第３の実施の形態）
以下、図５及び図６を参照して本発明の第３の実施の形態について説明する。図５はタービン監視制御装置のシステム構成図を、図６はタービン監視制御装置の内部構成図を示す。
【００４６】
まず図５において、タービン制御装置２Ｃはタービン機器１内の複数の制御対象を個々に制御するコントローラ２１ａ''〜２１ｃ''を３重化構成するとともに、タービン２次制御演算用入出力モジュール２７を設けている。
【００４７】
ここで、各コントローラ２１ａ''〜２１ｃ''はそれぞれ制御演算モジュール２４ａ〜２４ｃ及び入出力モジュール２５ａ〜２５ｃの対で構成され、タービン機器１の制御対象から抽出した状態信号を入力してタービン１次制御演算及びタービン２次制御演算を実行し、制御信号を出力する処理を互いに非同期に実行するように構成されている。
【００４８】
更に、これら各コントローラ２１ａ''〜２１ｃ''は、いずれも制御用ネットワーク４を介して図２と同様のタービン監視装置３Ａに接続されている。タービン２次制御演算用入出力モジュール２７は、タービン機器１の制御対象から抽出した状態信号を入力して制御用ネットワーク４に出力する。
【００４９】
次に、図６を参照してこの第３の実施の形態に係るタービン監視制御装置の内部構成について説明する。
第３の実施の形態の特徴は、個々のコントローラ２１ａ''〜２１ｃ''の入出力モジュール２５ａ〜２５ｃが担っていたタービン２次制御用の処理をやめ、代わりにタービン２次制御用の入出力モジュール２７を各コントローラに共通するタービン制御装置２Ｃ内に独立して設けたことにあり、その他については第１の実施の形態に係るタービン監視制御装置と同様であることから構成の説明を省略する。
【００５０】
タービン制御装置２Ｃにおいて、高速な制御演算処理及び入出力処理を必要としないタービン２次制御演算部２２１で使用するタービン機器１の状態信号は、タービン１次制御用の３重化されたプロセス入出力部２１２に入力するのではなく、タービン２次制御用プロセス入出力部２２２に入力される。入力された状態信号は、プロセス入出力部２２２より制御用ネットワーク４、更に制御用ネットワーク伝送入出力部２２３を経由して各タービン２次制御演算部２２１に送られ、制御演算が実行される。
【００５１】
各タービン２次制御演算部２２１によって演算された制御信号は、制御用ネットワーク伝送入出力部２２３，制御用ネットワーク４を経由して再びプロセス入出力部２２２に戻り、制御信号を選択処理（デジタル情報については３入力による多数決（２out of３）で、アナログ情報については中間値を選択）して外部に出力される。
【００５２】
このように、第３の実施の形態によれば、高速な制御演算処理及び入出力処理を必要としないタービン２次制御用の処理を、独立して設けた入出力モジュールで処理することによって、コントローラの入出力モジュールの入出力点数が必要以上に増加することを防止できる。この実施の形態は多重化するコントローラが多い程有利である。
【００５３】
【発明の効果】
以上述べたように、第１の発明では、従来システムコントローラによって実現していた機能のうち、タービン２次制御機能を新たに設けたコントローラ、従来のマスタコントローラの状態判断機能及び各制御演算情報の編集機能を新たなタービン監視装置にて実現させるように構成したので、システムコントローラを必要としない分、より低コストなシステムが実現できる。また、コントローラを多重化して制御機能を実行させるとともに、制御用ネットワークに直接接続するようにしたので、コントローラの故障によるタービン２次制御機能及びタービン監視機能の喪失を防止することができ、システム全体の信頼性を向上させることができる。
【００５４】
また、第２の発明では、タービン制御装置側でシステム情報及び各制御演算情報を編集するように構成したので、タービン監視装置に対して情報を出力するコントローラの優先順番を予め定めておくことにより、多重化されたコントローラが同一の情報を重複して出力することにより、制御用ネットワークの伝送負荷量が増加するのを防止することができる。
【００５５】
更に、第３の発明では、各コントローラの入出力モジュールが担っていたタービン２次制御用の処理をやめ、代わりにタービン制御装置内に独立したタービン２次制御用の入出力モジュールを設け、この入出力モジュールにより従来システムコントローラの入出力モジュールが担当していた処理を行わせるようにしたので、多重化した場合にコントローラの入出力モジュールの入出力点数が必要以上に増加することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るタービン監視制御装置のシステム構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るタービン監視制御装置の内部構成図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るタービン監視制御装置のシステム構成図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るタービン監視制御装置の内部構成図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係るタービン監視制御装置のシステム構成図。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るタービン監視制御装置の内部構成図。
【図７】従来の技術によるタービン監視制御装置のシステム構成図。
【図８】従来の技術によるマスタコントローラの内部構成図。
【図９】従来の技術によるシステムコントローラの内部構成図。
【図１０】従来の技術によるタービン監視装置の内部構成図。
【符号の説明】
１…タービン機器、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ…タービン制御装置、３、３Ａ、…タービン監視装置、４…制御用ネットワーク、２１ａ…コントローラＡ系、２１ｂ…コントローラＢ系、２１ｃ…コントローラＣ系、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…コントローラ演算処理モジュール、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…コントローラ入出力モジュール、２７…システムコントローラ入出力モジュール、２８，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ…制御演算情報通信手段、３１…ヒューマンマシンコントローラ、３２…表示装置（ＣＲＴ）、３３…マウス、３４…キーボード、２２１…タービン２次制御演算部、２２２…プロセス入出力部、２２３…制御用ネットワーク伝送入出力部、２２４…制御演算情報編集部、２２５…マスタコントローラ間伝送入出力部、２２６…コントローラ状態判断部、２１１…タービン１次制御演算部、２１２…プロセス入出力部、２１３…システムコントローラ間伝送入出力部、３１１…監視画面表示部、３１２…制御操作入力部、３１３…制御用ネットワーク伝送入出力部。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a turbine monitoring control apparatus that monitors and controls turbine equipment.
[0002]
[Prior art]
The prior art will be described with reference to FIGS. First, an outline of a conventional turbine monitoring control system will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7, the turbine monitoring control system includes a turbine control device 2 that controls the turbine device 1 and a turbine monitoring device 3 that monitors the turbine device 1.
[0003]
The turbine device 1 to be monitored and controlled includes a main body such as a turbine and a generator, and a process system including steam control valves and auxiliary devices for operating the main body.
The turbine control device 2 includes a master controller A system 21a, a master controller B system 21b, a master controller C system 21c, and a system controller 22.
[0004]
The master controllers 21a to 21c are multiplexed with arithmetic processing modules 24a to 24c and input / output modules 25a to 25c, respectively, and are high speed such as rotational speed control, steam valve position control, load control, etc. The first control (hereinafter referred to as the turbine primary control) for performing the sequence control calculation process and the input / output process is performed asynchronously.
[0005]
Further, the system controller 22 includes an arithmetic processing module 26 and an input / output module 27 as in the case of the master controller, and does not perform high-speed control arithmetic processing and input / output processing such as sequence control as described above (second control ( Hereinafter, the turbine secondary control is executed), and an interface function with the turbine monitoring device 3 described later and a state monitoring function of the master controllers 21a to 21c are executed.
[0006]
On the other hand, the turbine monitoring device 3 includes a human machine controller 31, a CRT 32, a mouse 33, and a keyboard 34 that execute status display of the turbine equipment 1 and the turbine control device 2 and input of turbine control operations.
[0007]
Next, the internal configuration of the master controllers 21a to 21c will be described with reference to FIG. The master controllers 21a to 21c include a process input / output unit 212, a turbine primary control calculation unit 211, and an inter-system controller transmission input / output unit 213, and execute the above-described turbine primary control. ing.
[0008]
Furthermore, an internal configuration diagram of the system controller 22 will be described with reference to FIG. The system controller 22 uses a turbine secondary control calculation unit 221 that performs a turbine secondary control calculation using the process signal input from the turbine device 1 and a signal obtained from a circuit in a master controller control calculation information editing unit 224 described later. A master controller state determination unit 226 that determines the states of all the master controllers 21a to 21c, and an optimum control control information fetched from each master controller 21a to 21c based on the state determination result of the master controller state determination unit 226 Master controller control calculation information editing means 224 that selects and edits control calculation information as system information.
[0009]
The system information edited by the editing unit 224 and the individual control calculation information of each master controller are output to the turbine monitoring device 3 via the control network transmission input / output unit 223 and the control network 4. Reference numeral 222 denotes a process input / output unit, and reference numeral 225 denotes an intermaster-master transmission input / output unit.
[0010]
Further, the internal configuration of the turbine monitoring device 3 will be described with reference to FIG. The turbine monitoring device 3 includes a monitoring screen display unit 311 and a display device 32 for displaying system information input from the system controller 22 and individual control calculation information of the turbine control device 2, that is, control calculation information of each master controller 21a to 21c. An input device such as a mouse 33 and a keyboard 34 for inputting turbine control operation information by an operator, a control operation input unit 312 for outputting operation information input by the input device to the system controller 22, and a control Network transmission input unit 313.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional apparatus described above, the master controllers 21 a to 21 c are not directly connected to the turbine monitoring apparatus 3. The main reason is that the function of the system controller cannot be realized by the processing capability of the arithmetic processing module in the conventional master controller.
[0012]
However, since the processing capability of the arithmetic processing module of the master controller has improved due to recent improvements in semiconductor manufacturing technology and software technology, it has been proposed to implement the processing function of the system controller with the master controller. However, when the function of the system controller is to be realized by the master controller, the following problems must be solved.
[0013]
(1). There is no means for determining the state of the master controllers 21a to 21c.
(2). In order to obtain system information necessary for the turbine monitoring device 3, there is no means for editing individual control calculation information based on the state determination means of the master controllers 21a to 21c.
(3). Since the input / output processing of the system controller having a large number of points needs to be processed by the input / output module of the master controller, the number of input / output points increases by the amount of multiplexing, and the cost of the input / output module increases.
[0014]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a turbine monitoring control apparatus that eliminates the need for a system controller by providing a master controller with a part of the functions of a conventional system controller. And
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention of the turbine monitoring and control apparatus according to claim 1 is a process of inputting a state signal from a turbine device, executing a control operation of the turbine device, and outputting a control signal to the turbine device. A turbine control device in which a plurality of controllers that execute asynchronously with each other are multiplexed, controller state determination means that is connected to the turbine control device via a control network and determines the state of each controller, and this controller state determination Control calculation information editing means for selecting and outputting optimal control calculation information as system information from control calculation information obtained from each controller based on the state judgment result of the means, and individual information obtained from the system information or each controller Has screen display means to display control calculation information on turbine equipment monitoring screen A turbine monitoring device consists.
[0016]
According to the present invention, among the functions realized by the conventional system controller, a controller newly provided with a turbine secondary control function, a state determination function of a conventional master controller, and an editing function for each control calculation information are provided by a new turbine. Since it is configured to be realized by a monitoring device, a system with a lower cost can be realized because the system controller is not required, and the controller can be multiplexed to execute the control function and directly connected to the control network. Therefore, the loss of the turbine secondary control function and the turbine monitoring function due to the failure of the controller can be prevented, and the reliability of the entire system can be improved.
[0017]
Further, the invention of the turbine monitoring and control apparatus according to claim 2 inputs the status signal from the turbine equipment, executes the control computation of the turbine equipment, and executes the processing of outputting the control signal to the turbine equipment asynchronously with each other. A plurality of controllers are configured in a multiplexed manner, provided for each of the controllers, a controller state determining means for determining the state of the own controller, and control operation information communication for communicating controller individual control operation information between the controllers Control information selected based on a predetermined priority order from the control calculation information of all the controllers obtained from the control calculation information communication means based on the state determination result of the controller and the controller state determination means. A turbine control device provided with control calculation information editing means for selecting and outputting as Through the use network it is connected to the turbine controller, a turbine monitoring device having a screen display means for displaying the selected system information and individual control calculation information Turbine monitoring screen consists.
[0018]
According to the present invention, since the system information and each control calculation information are edited on the turbine controller side, the priority order of the controllers that output information to the turbine monitoring device is determined in advance. It is possible to prevent an increase in the transmission load amount of the control network by outputting the same information repeatedly by the integrated controller.
[0019]
Further, the invention of the turbine supervisory control according to claim 3 is used for executing the first control requiring high-speed control calculation processing and input / output processing in each of the controllers in claim 1 or claim 2. Independently of the input / output module, the input / output module used for executing the second control that does not require high-speed control arithmetic processing and input / output processing is connected to the control network. To do.
[0020]
According to this invention, the controller is in charge of the turbine secondary control function executed by the system controller, and the input / output modules for processing the input / output signals used in the turbine secondary control are individually provided. Therefore, it is possible to prevent the number of input / output points of the input / output module used in the primary turbine control from increasing more than necessary.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that portions corresponding to the configuration diagrams of the conventional technology are denoted by the same reference symbols or related reference symbols to clarify the correspondence, and redundant description is avoided as much as possible.
[0022]
(First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a system configuration diagram of a turbine monitoring control device, and FIG. 2 is an internal configuration diagram of the turbine monitoring control device.
[0023]
First, in FIG. 1, the turbine control device 2 </ b> A is configured such that a plurality of control objects in the turbine device 1 are controlled by triple controllers 21 a to 21 c. Here, each of the controllers 21a to 21c is composed of a pair of a control calculation module and an input / output module, and inputs a state signal extracted from a control target of the turbine device 1 to input a turbine primary control calculation and a turbine secondary control. A process of executing a calculation and outputting a control signal is performed. The turbine primary control calculation, the turbine secondary control calculation, and the process of outputting the control signal are configured to be executed asynchronously with each other.
Each of these controllers 21 a to 21 c is connected to the turbine monitoring device 3 </ b> A via the control network 4.
[0024]
The turbine monitoring device 3A includes a human machine controller 31A that executes an interface function with an operator, a display device 32 such as a CRT or a liquid crystal panel that displays a monitoring screen and an operation screen of a turbine device, an input device such as a mouse 33 and a keyboard 34. Various information such as a status signal, a control signal, and a calculation result output from the turbine control device 2A are input via the control network 4 to display a turbine equipment monitoring screen, and by the operator It has a function of outputting a turbine control operation input to the turbine control device 2A.
[0025]
Next, the turbine control device 2A and the turbine monitoring device 3A will be described with reference to FIG.
First, the turbine control device 2A will be described. The turbine control device 2A of the present invention includes three controllers 21a to 21c. The controllers 21a to 21c newly have a part of the function of the conventional system controller in addition to the function of the conventional master controller. Since the internal configuration of these three controllers is the same, a representative explanation will be given by 21a.
[0026]
The controller 21a uses the turbine primary control calculation unit 211 and the turbine secondary control calculation unit 221 based on the state signal input from the control target of the turbine device 1 to the process input / output unit 212, respectively. The turbine secondary control is arithmetically processed, and the calculation results are output from the process input / output unit 212 to the control target of the turbine equipment 1 as a control signal.
[0027]
Note that the process input / output unit 212 may be provided with an output selection circuit that executes only the selection process separately when it is necessary to select the triple control output signal. In this case, the output selection circuit selects and outputs an intermediate value for analog information by a majority decision (2 out of 3) with three inputs.
[0028]
On the other hand, among the control calculation information such as status signals, control signals and calculation results owned by the controllers 21a to 21c, signals required by the turbine monitoring device 3A for turbine equipment monitoring are stored in the turbine control device 2A. Are output from the control network transmission input / output unit 223 and input to the turbine monitoring device 3A via the control network 4.
[0029]
The turbine monitoring device 3A processes the operation of the operator by the mouse 33 and the keyboard 34 by the control operation input unit 312, and outputs the operation information from the control network transmission input / output unit 313 to the turbine control device 2A.
[0030]
Further, the control calculation information editing unit 224 in the turbine monitoring device 3A displays on the turbine equipment monitoring screen from among the control calculation information input from the controllers 21a to 21c based on the determination result by the controller state determination unit 226. Select system information to be used. As a result, the selected system information and each control calculation information are displayed on the turbine device monitoring screen of the display device 32 via the monitoring screen display unit 311.
[0031]
The controller state determination unit 226 has a function of monitoring whether the information is normal or abnormal based on the control calculation information output from each of the controllers 21a to 21c. When the controller state determination unit 226 determines that an abnormality has occurred, the control calculation information editing unit 224 processes the control calculation information and outputs it. When the control calculation information is digital information, it is output by a majority decision (2 out of 3) with three inputs, and when it is analog information, an intermediate value is selected and output.
[0032]
Thus, according to the first embodiment, among the functions realized by the conventional system controller 2, the turbine secondary control function is realized by the newly provided controller 2A, and the conventional master controller 2 is realized. By realizing the state determination function and the editing function for each control calculation information with the newly provided turbine monitoring apparatus 3A, a low-cost turbine monitoring control apparatus that does not require the conventional system controller 2 can be provided. .
[0033]
Furthermore, since the system controller 2 is deleted and the controller 2A is multiplexed directly via the control network 4, the reliability of the entire system can be improved as compared with the conventional system.
[0034]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a system configuration diagram of the turbine monitoring control device, and FIG. 4 is an internal configuration diagram of the turbine monitoring control device.
[0035]
First, in FIG. 3, the turbine control device 2 </ b> B in the present embodiment inputs a state signal from the turbine device 1, and outputs a turbine primary control calculation, a turbine secondary control calculation, and a control signal to the turbine device 1. The processing is executed asynchronously with each other.
[0036]
In addition, each controller 21a ′ to 21c ′ is configured with a pair of a control operation module and an input / output module as in the above-described embodiment, and the control operation modules 24a, 24b, 24c and the input / output module 25a, Both 25b and 25c are tripled.
[0037]
These controllers 21a 'to 21c' are all directly connected to the control network 4, and information between the controllers 21a 'to 21c' is communicated by means of inter-controller control calculation information communication means (hereinafter referred to as inter-controller data transmission paths) 28a to 28c. It is connected so that it can be exchanged.
Since the turbine monitoring device 3 itself is the same as the turbine monitoring device 3 in the prior art, the description thereof is omitted.
[0038]
Next, the internal configuration of the turbine monitoring controller will be described with reference to FIG. Each of the controllers 21a ′ to 21c ′ constituting the turbine control device 2B is based on the state signal input from the turbine device 1 to the process input / output unit 212, and the turbine primary control calculation unit 211 and the turbine secondary control calculation unit. Each control calculation is executed at 221, and the calculation result is output as a control signal from the process input / output unit 212 to the control target of the turbine equipment 1.
If it is necessary to select the triple control signal, it is selected and output in the same manner as in the first embodiment.
[0039]
Now, among the control calculation information such as state signals, control signals, and calculation signals owned by the controllers 21a ′ to 21c ′, the information required by the turbine monitoring device 3 for turbine equipment monitoring is the controller 21a ′. When all of .about.21c 'are normal, they are selected according to a priority order determined in advance by the controller state determination unit 226 of each of the controllers 21a' to 21c '. The selected control calculation information is output from the control network input / output unit 223 and input to the turbine monitoring device 3 via the control network 4.
[0040]
In addition, in order to determine whether each controller 21a'-21c 'is normal, the controller state determination part 226 is the control obtained from the control calculation information edit part 224 provided for each controller similarly to a prior art. Perform based on calculation information. For example, when the priority order of the controller state determination unit 226 is in the order of the controllers 21a → 21b → 21c, if all the controllers 21a ′ to 21c ′ are normal, the control calculation is performed from the controller 21a ′ having the highest priority. Information is output. If the controller 21a 'is abnormal, the information is output from the controller 21b' having the next highest priority.
[0041]
Further, the turbine control device 2B is provided with an inter-controller data transmission path 28 between the controllers 21a ′ to 21c ′. The data transmission path 28 receives control calculation information from other control units and edits system information. To do.
[0042]
For the control calculation information determined to be abnormal by the controller state determination unit 226, the control calculation information editing unit 224 processes the control calculation information, then 2 out of 3 for digital information and an intermediate value for analog information. Select to edit system information.
[0043]
The turbine monitoring device 3 receives system information and each control calculation information from one of the controllers of the triple controllers 21a to 21c, and on the turbine device monitoring screen of the display device 32 by the monitoring screen display unit 311. Display information.
[0044]
Thus, according to the second embodiment, since the system information and each control calculation information are edited on the turbine control device 2B side, the priority order of the controllers that output information to the turbine monitoring device 3 Can be prevented from increasing the amount of transmission load on the control network 4 due to the redundant output of the same information by the multiplexed controller.
[0045]
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a system configuration diagram of the turbine monitoring control apparatus, and FIG. 6 is an internal configuration diagram of the turbine monitoring control apparatus.
[0046]
First, in FIG. 5, the turbine control device 2 </ b> C includes controllers 21 a ″ to 21 c ″ that individually control a plurality of control objects in the turbine equipment 1 in a triple configuration, and the turbine secondary control calculation input / output module 27. Is provided.
[0047]
Here, each controller 21a ″ to 21c ″ is composed of a pair of control operation modules 24a to 24c and input / output modules 25a to 25c, respectively, and inputs a state signal extracted from the control target of the turbine device 1 to input the turbine 1 The secondary control calculation and the turbine secondary control calculation are executed, and the process of outputting the control signal is executed asynchronously with each other.
[0048]
Further, each of these controllers 21a ″ to 21c ″ is connected to the turbine monitoring device 3A similar to FIG. The turbine secondary control calculation input / output module 27 inputs a state signal extracted from the control target of the turbine device 1 and outputs the state signal to the control network 4.
[0049]
Next, the internal configuration of the turbine monitoring and control apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIG.
The feature of the third embodiment is that the processing for the secondary control of the turbine, which was performed by the input / output modules 25a to 25c of the individual controllers 21a '' to 21c '', is stopped, and the input for the secondary control of the turbine is used instead. Since the output module 27 is provided independently in the turbine control device 2C common to the controllers, and the rest is the same as the turbine monitoring control device according to the first embodiment, the description of the configuration is omitted. To do.
[0050]
In the turbine control device 2C, the status signal of the turbine device 1 used in the turbine secondary control calculation unit 221 that does not require high-speed control calculation processing and input / output processing is input to the triple process input for turbine primary control. Instead of being input to the output unit 212, it is input to the process input / output unit 222 for turbine secondary control. The inputted state signal is sent from the process input / output unit 222 to each turbine secondary control calculation unit 221 via the control network 4 and further via the control network transmission input / output unit 223, and the control calculation is executed.
[0051]
The control signal calculated by each turbine secondary control calculation unit 221 returns to the process input / output unit 222 again via the control network transmission input / output unit 223 and the control network 4, and selects the control signal (digital information). Is output by a majority vote with 3 inputs (2 out of 3), and analog information is selected as an intermediate value).
[0052]
As described above, according to the third embodiment, by performing processing for turbine secondary control that does not require high-speed control calculation processing and input / output processing by an independently provided input / output module, It is possible to prevent the number of input / output points of the controller input / output module from increasing more than necessary. This embodiment is more advantageous as more controllers are multiplexed.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, in the first invention, among the functions realized by the conventional system controller, the controller newly provided with the turbine secondary control function, the state determination function of the conventional master controller, and the control calculation information Since the editing function is realized by a new turbine monitoring device, a system with a lower cost can be realized because a system controller is not required. In addition, since the controller is multiplexed to execute the control function and is directly connected to the control network, it is possible to prevent the loss of the turbine secondary control function and the turbine monitoring function due to the failure of the controller. Reliability can be improved.
[0054]
In the second aspect of the invention, since the system information and each control calculation information are edited on the turbine control device side, the priority order of the controllers that output information to the turbine monitoring device is determined in advance. Since the multiplexed controllers output the same information repeatedly, it is possible to prevent the transmission load amount of the control network from increasing.
[0055]
Furthermore, in the third invention, the turbine secondary control processing that the input / output module of each controller was responsible for is stopped, and an independent turbine secondary control input / output module is provided in the turbine controller instead. The input / output module allows the system controller's input / output module to perform the processing that was previously handled, so that the number of input / output points of the controller's input / output module cannot be increased more than necessary when multiplexed. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system configuration diagram of a turbine monitoring control apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an internal configuration diagram of the turbine monitoring control apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a system configuration diagram of a turbine monitoring control apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an internal configuration diagram of a turbine monitoring and control apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a system configuration diagram of a turbine monitoring control apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an internal configuration diagram of a turbine monitoring and control apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a system configuration diagram of a conventional turbine monitoring and control apparatus.
FIG. 8 is an internal configuration diagram of a master controller according to a conventional technique.
FIG. 9 is an internal configuration diagram of a system controller according to a conventional technique.
FIG. 10 is an internal configuration diagram of a conventional turbine monitoring device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Turbine equipment, 2A, 2B, 2C ... Turbine control device, 3, 3A, ... Turbine monitoring device, 4 ... Control network, 21a ... Controller A system, 21b ... Controller B system, 21c ... Controller C system, 24a, 24b, 24c ... Controller arithmetic processing module, 25a, 25b, 25c ... Controller input / output module, 27 ... System controller input / output module, 28, 28a, 28b, 28c ... Control arithmetic information communication means, 31 ... Human machine controller, 32 ... Display device (CRT) 33 ... Mouse 34 ... Keyboard 221 ... Turbine secondary control calculation unit 222 ... Process input / output unit 223 ... Control network transmission input / output unit 224 ... Control calculation information editing unit 225 ... Inter-master controller transmission input / output unit, 226. Roller state determination unit 211 ... Turbine primary control calculation unit 212 ... Process input / output unit 213 ... Inter-system controller transmission input / output unit 311 ... Monitoring screen display unit 312 ... Control operation input unit 313 ... Control network Transmission input / output unit.

Claims

A turbine control device configured by multiplexing a plurality of controllers that input a status signal from the turbine equipment, execute control calculation of the turbine equipment, and asynchronously execute processing for outputting the control signal to the turbine equipment;
Controller state determination means that is connected to the turbine control device via a control network and determines the state of each controller, and control calculation information obtained from each controller based on the state determination result of the controller state determination means Turbine monitoring device having control calculation information editing means for selecting and outputting optimum control calculation information as system information, and screen display means for displaying the system information or individual control calculation information obtained from each controller on a turbine equipment monitoring screen And a turbine monitoring and control device.

A controller configured to input a status signal from a turbine device, execute a control calculation of the turbine device, and output a control signal to the turbine device asynchronously with each other. A controller state determination means for determining the state of the own controller, a control calculation information communication means for communicating the controller individual control calculation information between the controllers, and a state determination result of the controller state determination means. Turbine control provided with control calculation information editing means for selecting and outputting control calculation information selected as a system information from control calculation information of all the controllers obtained from the control calculation information communication means as system information Equipment,
A turbine monitoring device connected to the turbine control device via a control network and having screen display means for displaying the selected system information and individual control calculation information on a turbine equipment monitoring screen;
Turbine monitoring and control device.

Independently of the input / output module used to execute the first control that requires high-speed control arithmetic processing and input / output processing within each controller, high-speed control arithmetic processing and input / output processing are required. The turbine monitoring control apparatus according to claim 1 or 2, wherein an input / output module used for executing the second control is not connected to the control network.