JP4791980B2

JP4791980B2 - プラント監視制御装置

Info

Publication number: JP4791980B2
Application number: JP2007024070A
Authority: JP
Inventors: 秋夫加藤; 智昭古川; 睦郎足原; 雅彦神山; 守加藤; 基嗣根津; 達哉上路; 英光法木; 宏司長久; 真輝星野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-02-02
Filing date: 2007-02-02
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2027-02-02
Also published as: JP2008191820A

Description

本発明は、プラントの各種機器を制御する複数の制御装置が光ケーブル及びＨＵＢを介してネットワーク接続されて構成されるプラント監視制御装置に関する。

原子力発電所のような大規模なプラントにおいては、プラントの各種機器を制御する複数の制御装置をネットワークに接続して構成され、複数の制御装置は光ケーブル及びＨＵＢを介してネットワーク接続されている。これは、大規模なプラントの監視制御では多様な特定プロセスに応じた制御や監視を行う必要があるため、特定のプロセスに応じて制御装置の入出力の種類や点数、制御の規模が異なるからである。つまり、複数の制御装置の組合せでプラント監視制御装置を構成し、これらの制御装置のデータの集約を図るために、１つのネットワークに接続されて構成されている。

このようなプラント監視制御装置に制御装置を新設したり更新する場合には、設置する制御装置の健全性を確認する試験が行われる。図６はプラント監視制御装置のネットワーク接続の構成図である。図６に示すように、複数の制御装置１１ａ〜１１ｋは光ケーブル１２及びＨＵＢ１３を介してネットワーク接続され、プラント１４を監視制御する。

図７は光出力側の制御装置１１ａと光入力側の制御装置１１ｂの構成図である。光出力側の制御装置１１ａの制御基板１５ａは光出力回路１６を有し、制御基板１５ａの光コネクタ１７ａ１は光ケーブル１２ａの光コネクタ１７ａ２に接続される。同様に、光入力側制御装置１１ｂの制御基板１５ｂは光入力回路１８を有し、制御基板１５ｂの光コネクタ１７ｂ１は光ケーブル１２ｂの光コネクタ１７ｂ２に接続される。そして、光ケーブル１２ａの光コネクタ１７ａ３及び光ケーブル１２ｂの光コネクタ１７ｂ３は、ＨＵＢ１３に接続され、これにより光出力側の制御装置１１ａと光入力側の制御装置１１ｂとが接続される。

このようなプラント監視制御装置に対し、制御装置１１の新設や更新または据付後の定期点検の際には、制御装置１１間の入出力信号が正常に授受できていることを確認する。例えば、制御装置１１ａと制御装置１１ｂとが正常に入出力信号の授受ができているかどうかを確認するには、制御装置１１ａの光出力回路１６の光コネクタ１７ａ１から光コネクタ１７ａ２を取り外し、光コネクタ１７ａ２に代えて光測定装置１９の光コネクタ１７ｘを光コネクタ１７ａ１に接続し、制御装置１１ａの光出力回路１６からの光信号を光測定装置１９に入力する。そして、出力レベルを光測定装置１９に表示して制御装置１１ａの制御基板１５ａの光出力レベルの測定試験を実施する。

この場合、制御基板１５ａにネジで固定されている光コネクタ１７ａ１を養生しながら光コネクタ１７ａ２を光コネクタ１７ａ１から取り外し、光測定装置１９側の光コネクタ１７ｘをネジで制御基板１１５ａに固定する。そして、試験終了後は光測定装置１９側の光コネクタ１７ｘを取り外し、元の実機の光コネクタ１７ａ２を接続して復元する。

ここで、制御装置の出力端を試験する際に、その試験中に切り離された出力ラインに対して制御信号と同様の信号を出力し、対応する制御対象を制御するバックアップ用ＡＯ基板を備えるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２８６７０３号公報

しかし、特許文献１のものではバックアップ用ＡＯ基板を備えなければならないので、装置構成が複雑になる。また、図７に示したものでは、制御装置１１の光レベル測定試験時には制御基板１５に接続した正規回路の光コネクタ１７の取り外しや復元作業が必要となる。制御基板１１には１つの光コネクタ１７しかないため、制御基板１１ごとに取り外し及び復元作業が必要となり、また、光コネクタ１７や光ケーブル１２の材質はガラスで形成されており、これらの作業は慎重に実施する必要があるため、その光レベル測定試験作業に時間を要する。また、復元作業にミスが発生する場合もあり、その場合には正規回路が正常に動作しないことがある。

さらに、制御装置１１の光レベル測定試験において、制御基板１５の光レベル出力が基準を逸脱していた場合、光レベルの調整作業が必要あるが、従来のものでは、制御基板１５を制御装置１１外に取り出し制御基板１１上の光調整トリマを操作して、光レベル出力を調整する作業をしなければならない。そして、光レベルの調整後は取り外した制御基板１５を制御装置１１内に取り付ける作業が必要となり、これらの作業に時間を要していた。

本発明の目的は、制御装置の光レベル測定試験の際に光コネクタの取り外しや復元作業を必要せず、また光レベルの調整も容易に行えるプラント監視制御装置を提供することである。

本発明のプラント監視装置は、プラントの各種機器を制御する複数の制御装置が光ケーブル及びＨＵＢを介してネットワーク接続されて構成されるプラント監視制御装置において、前記ＨＵＢは、光出力側の制御装置が出力した光信号を電気信号に変換する光電変換回路と、前記光電変換回路で変換された電気信号を数値情報に変換するＡＤ変換回路と、前記ＡＤ変換回路で変換された数値情報の光レベルを表示する表示回路とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、正規の光ケーブルを取り外すことなく制御基板の光レベル測定試験が実施できる。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態に係わるプラント監視装置の光出力側の制御装置と光入力側の制御装置の構成図である。この第１の実施の形態は、図７に示した従来例に対し、光入力側の制御装置１１ｂに光レベル測定確認回路２０を追加して設けたものである。図７に示した従来例と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

光入力側の制御装置１１ｂ内の制御基板１５ｂには、光出力側の制御装置１１ａから入力した光信号ａを入力し、その光信号ａの光レベルを測定し確認するための光レベル測定確認回路２０が設けられている。光レベル測定確認回路２０は、光入力側の制御装置１１ｂの制御基板１５ｂが入力した光信号を電気信号に変換する光電変換回路２１と、光電変換回路２１で変換された電気信号を数値情報に変換するＡＤ変換回路２２と、ＡＤ変換回路２２で変換された数値情報の光レベルを表示する表示回路２３とから構成されている。

光入力側の制御装置１１ｂの制御基板１５ｂで入力した光信号ａは光電変換回路２１に入力され、光電変換回路２１にて光信号ａの入力レベルに比例したアナログの電流信号ｂに変換される。変換された電流信号ｂはＡＤ変換回路２２にて２進数で示される数値信号ｃに変換され、この数値信号ｃを表示回路２３に出力し、表示回路２３により光レベルを数値情報として表示する。

このように、光出力側の制御装置１１ａの制御基板１５ａの光出力回路１６から、光入力側の制御装置１１ｂの制御基板１５ｂに入力された光信号ａの光レベルは、光入力側の制御装置１１ｂの制御基板１５ｂの光レベル測定確認回路２０の表示回路２３に表示される。従って、光入力側の制御装置１１ｂで入力した光信号ａの光レベルを容易に把握できる。

本発明の第１の実施の形態によれば、光入力側の制御装置１１ｂの制御基板１５ｂに通常入力されている光信号ａの光レベルを数値情報として表示するので、光レベル測定試験を実施する際に制御基板１５に対し光コネクタ１７を取り外すことなく測定が可能となり、試験終了後の復旧作業も必要ないため、復旧ミスをなくすことが可能となる。また、光コネクタ１７の取り外しと取り付けが無いことから、光レベル測定作業時間の短縮も可能となる。

（第２の実施の形態）
図２は本発明の第２の実施の形態に係わるプラント監視装置の光出力側の制御装置と光入力側の制御装置の構成図、図３はＨＵＢ１３内に設けられた光レベル測定確認回路２０のブロック構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、ＨＵＢ１３に複数組の光出力側の制御装置１１ａ〜１１ｍと光入力側の制御装置１１ｂ〜１１ｎとが接続され、光入力側の制御装置１１内に代えてＨＵＢ１３内に光レベル測定確認回路２０を設けたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図２に示すように、ＨＵＢ１３には、複数組の光出力側の制御装置１１ａ〜１１ｍと光入力側の制御装置１１ｂ〜１１ｎとが接続され、ＨＵＢ１３内には光レベル測定確認回路２０が設けられている。光レベル測定確認回路２０は、図３に示すように、複数組の光出力側の制御装置１１ａ〜１１ｍと光入力側の制御装置１１ｂ〜１１ｎとに対応して、それぞれ光出力側の制御装置１１ｂ〜１１ｎが出力した光信号を電気信号に変換する光電変換回路２１と、光電変換回路２１で変換された電気信号を数値情報に変換するＡＤ変換回路２２と、ＡＤ変換回路２２で変換された数値情報の光レベルを表示する表示回路２３とから構成される。

ＨＵＢ１３で入力した光信号ａは光電変換回路２１に入力された後、光信号ａの入力レベルに比例したアナログの電流信号ｈに変換される。変換された電流信号ｈはＡＤ変換回路２２にて２進数で示される数値信号ｊに変換され、この数値信号ｊを表示回路２３に出力し、表示回路２３により光レベルを数値情報として表示する。

各光入力側の制御装置１１ｂ〜１１ｎの制御基板１５ｂ〜１５ｎは光ケーブル１２によりＨＵＢ１３にすべて接続されるため、ＨＵＢ１３に備えた表示回路２３により、各光入力側の制御装置１１ｂ〜１１ｎの光レベルを表示できる。これにより、光レベル測定試験のための確認はＨＵＢ１３に備えた表示回路２３により一括して行え、プラント内に分散して設置された制御装置１１ｂ〜１１ｎの制御基板１５ｂ〜１５ｎの表示回路２３でいちいち確認する必要がなくなる。

本発明の第２の実施の形態によれば、ネットワークの中心に設置されているＨＵＢ１３に通常入力されている光信号の光レベルを数値情報として表示するので、光レベル測定試験を実施する際に制御基板１５が収納されている制御装置１１の設置エリアに作業員が移動することが不要となる。また、１箇所に設置されているＨＵＢ１３ですべての制御装置１１の制御基板１５の光レベルが確認できることからプラント全体の光レベル測定試験の作業時間の短縮も可能となる。

（第３の実施の形態）
図４は本発明の第３の実施の形態に係わるプラント監視装置の光出力側の制御装置と光入力側の制御装置の構成図、図５は光入力側の制御装置１１ａの光出力回路１６のブロック構成図である。この第３の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、光入力側の制御装置１１ｂ内に、入力した光信号を光出力側の制御装置１１ａにフィードバック出力する調整用光出力回路２４を設けるとともに、光出力側の制御装置１１ａの光出力回路１６に調整用光出力回路２４からの光フィードバック信号に基づいて光出力を調整する光出力調整部２５を設けたものである。図１に示した第１の実施の形態と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図４において、光入力側の制御装置１１ｂの制御基板１５ｂには、光レベル測定確認回路２０に加え、入力した光信号ａを調整用に出力する調整用出力回路２４が追加して設けられている。この調整用出力回路２４からの光調整用信号は、光コネクタ１７ｂ１’、１７ｂ２’、光ケーブル１２ｂ’、光コネクタ１７ｂ３’、ＨＵＢ１３’、光コネクタ１７ａ３’、光ケーブル１２ａ’、光コネクタ１７ａ２’、１７ａ１’を介して、光出力側の制御装置１１ａの光入力回路２６及び光出力回路１６に光信号ｅとして入力される。

光出力回路１６は光出力調整部２５を有し、この光出力調整部２５は、図５に示すように、光調整用信号をアナログの電気信号ｆに変換する調整用光電変換回路２７と、調整用光電変換回路２７で得られたアナログの電気信号ｆをディジタル信号に変換する調整用ＡＤ変換回路２８と、光の基準レベルＲｅｆを出力する基準レベル設定部２９と、光の基準レベルＲｅｆからディジタル変換された光フィードバック信号βを減算する減算器３０とから構成される。そして、減算器３０の出力は補正値γとして加算器３１に入力され、光送信信号αに加算される。補正値γが加算された加算器３１の出力信号（α＋γ）は、ＤＡ変換回路３２、電流変換回路３３及び光変換回路３４を介して光出力回路１６の光出力として出力される。

次に、動作について説明する。光入力側の制御装置１１ｂの制御基板１５ｂで入力した光信号ａは、調整用光出力回路２４に入力された後、調整用光出力回路２４から光ケーブル１２ｂ’、１２ａ’を介し、光信号ａを出力した光出力側の制御装置１１ａの制御基板１５ａに光信号ｅとして入力される。

光出力側の制御装置１１ａの制御基板１５ａは、入力した光信号ｅを調整用光電変換回路２７に入力した後、光信号ｅの入力レベルに比例したアナログの電流信号ｆに変換する。変換された電流信号ｆは調整用ＡＤ変換回路２８にて２進数で示される光フィードバック信号βに変換される。減算器３０は、光フィードバック信号βと光出力の基準となる基準レベルＲｅｆとの値を減算処理し、この結果を補正値γとして加算器３１に出力する。加算器３１は光送信信号αと減算器３０から入力した補正値γとを加算処理し、この結果を、ＤＡ変換回路３２、電流変換回路３３及び光変換回路３４を介して、制御基板１５ａの出力する光レベル信号として光出力回路１６から出力する。

次に光出力調整部２５での補正無しの場合を説明する。光出力は光信号が伝達されるルート上の光コネクタ１７や光ケーブル１２での減衰が無ければ、光の出力基準である基準レベルＲｅｆと光送信信号αのフィードバックとして入力した光フィードバック信号βとは一致する。

基準レベルＲｅｆ＝光フィードバック信号β
基準レベルＲｅｆと光フィードバック信号βとが一致している場合は、減算器３０の出力である補正値γは０である。従って、加算器３１の出力信号は光送信信号αがそのまま光レベル信号として出力される。

次に光出力調整部２５での補正有りの場合を説明する。光出力は光信号が伝達されるルート上の光コネクタ１７や光ケーブル１２での劣化による損失や、光コネクタ１７での結合損失により光信号は出力より減衰するのが一般的である。この場合、光の基準である基準レベルＲｅｆに対し、光送信信号αのフィードバックとして入力した光フィードバック信号βは減衰により基準レベルＲｅｆに対し値は減少し、基準レベルＲｅｆ以下となる。

基準レベルＲｅｆ＞光フィードバック信号β
光フィードバック信号βが減少した場合は減算器３０の出力である補正値γはプラス側の値となる。従って、加算器３１の出力信号は光送信信号αより大きい（α＋γ）が光レベル信号として出力される。

本発明の第３の実施の形態によれば、光出力側の制御装置１１ａの制御基板１５ａの光出力を自動で補正するので、制御基板１５の光レベル測定試験後の光出力調整作業が不要となり、調整作業のための制御基板の取り外しや取り付けもないことから、光測定作業時間の短縮が可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係わるプラント監視装置の光出力側の制御装置と光入力側の制御装置の構成図。本発明の第２の実施の形態に係わるプラント監視装置の光出力側の制御装置と光入力側の制御装置の構成図。本発明の第２の実施の形態におけるＨＵＢ内に設けられた光レベル測定確認回路のブロック構成図。本発明の第３の実施の形態に係わるプラント監視装置の光出力側の制御装置と光入力側の制御装置の構成図。本発明の第３の実施の形態における光入力側の制御装置の光出力回路のブロック構成図。従来のプラント監視制御装置のネットワーク接続の構成図。従来のプラント監視制御装置の光出力側の制御装置と光入力側の制御装置の構成図。

符号の説明

１１…制御装置、１２…光ケーブル、１３…ＨＵＢ、１４…プラント、１５…制御基板、１６…光出力回路、１７…光コネクタ、１８…光入力回路、１９…光測定装置、２０…光レベル測定確認回路、２１…光電変換回路、２２…ＡＤ変換回路、２３…表示回路、２４…調整用光出力回路、２５…光出力調整部、２６…光入力回路、２７…調整用光電変換回路、２８…調整用ＡＤ変換回路、２９…基準レベル設定部、３０…減算器、３１…加算器、３２…ＤＡ変換回路、３３…電流変換回路、３４…光変換回路

Claims

プラントの各種機器を制御する複数の制御装置が光ケーブル及びＨＵＢを介してネットワーク接続されて構成されるプラント監視制御装置において、前記ＨＵＢは、光出力側の制御装置が出力した光信号を電気信号に変換する光電変換回路と、前記光電変換回路で変換された電気信号を数値情報に変換するＡＤ変換回路と、前記ＡＤ変換回路で変換された数値情報の光レベルを表示する表示回路とを備えたことを特徴とするプラント監視制御装置。