JP5286151B2 - 多重化制御システムおよび多重化制御システムの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、一部の制御装置に異常が発生した場合に多重化制御機能を維持する多重化制御システムおよび多重化制御システムの制御方法に関する。

一般に、多重化制御システムは、多重化された制御装置にそれぞれのセンサからの入力信号および操作装置を介した操作信号の各入力信号をもとに、制御対象を制御するための出力信号を論理回路に出力し、論理回路において出力信号の多数決演算を実施した後に、制御対象に制御信号の出力を行うものである（例えば、特許文献１参照）。

多重化制御システムの１つの制御装置に異常が発生した場合、正常な制御機能を有する他系の制御装置からの出力信号を用いて多数決演算を実施することにより、制御対象への制御信号の出力が可能となり、制御を継続していた。

しかしながら、多重化制御システムの用途によっては、運用上の制約により、制御対象を制御するための制御信号を出力する際に、動作可能であるべきチャンネル数が多重化された制御装置の全チャンネル数を必要とする場合がある。

このような運用上の制約が適用されている多重化制御システムにおいては、予備の制御装置を設け、多重化された制御装置に異常が発生した場合、予備の制御装置に切替えて対応している（例えば、特許文献２参照）。

特開平09-44203号公報 特開平06-259276号公報

上述した多重化制御システムにおいては、予備の制御装置を設けるスペースが必要であり、予備の制御装置を設けるので価格が高くなる課題があった。

本発明は、これらの課題を解決するために、予備の制御装置を設けなくても通常時と同様の多重化制御機能を維持することを目的とする。

本発明に係る多重化制御システムは、操作信号を出力する操作装置と、センサからの入力信号と前記操作信号をもとに第１の出力信号を出力する制御装置と、前記第１の出力信号をもとに第２の出力信号を出力する切替回路と、前記第２の出力信号をもとに制御対象に制御信号を出力する論理回路とを備え、前記制御装置は、診断機能による異常診断結果を異常診断信号として前記操作装置へ出力し、前記操作装置は、前記センサからの入力信号と前記操作信号をもとにした第３の出力信号と前記異常診断信号をもとにした切替回路切替信号を前記切替回路に出力し、前記切替回路は、前記切替回路切替信号をもとに前記第２の出力信号を前記第３の出力信号に切り替えることを特徴とするものである。

また、本発明に係る多重化制御システムは、操作信号を出力する操作装置と、複数のセンサからの入力信号と前記操作信号をもとに出力信号を出力する制御装置と、前記出力信号をもとに制御対象に制御信号を出力する論理回路とを備え、前記制御装置は、前記入力信号の異常を診断した場合に正常なセンサからの入力信号と前記操作信号をもとに出力信号を出力することを特徴とするものである。

また、本発明に係る多重化制御システムの制御方法は、制御装置がセンサからの入力信号と操作装置からの操作信号をもとに第１の出力信号を切替回路に出力し、前記切替回路が第２の出力信号を論理回路に出力し、前記論理回路が前記第２の出力信号をもとに制御対象を制御するための制御信号を出力し、前記制御装置の診断機能により診断した異常診断結果を異常診断信号として前記操作装置へ出力し、前記操作装置が前記センサからの入力信号と前記操作信号と前記異常診断信号をもとに第３の出力信号を前記切替回路に出力し、前記操作装置が前記異常診断信号をもとに前記切替回路に切替回路切替信号を出力し、前記切替回路が前記切替回路切替信号をもとに前記第２の出力信号を前記第３の出力信号に切り替えることを特徴とするものである。

本発明によれば、予備の制御装置を設けなくても通常時と同様の多重化制御機能を維持することができる。

本発明における実施例１に係る多重化制御システムを示す図。 本発明における実施例２に係る多重化制御システムを示す図。

以下、本発明に係る多重化制御システムおよび多重化制御システムの制御方法の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は本発明における実施例１に係る多重化制御システムを示す図である。

操作装置３は、オペレータの操作による入力信号である操作信号６３をもとに、各制御装置２−１〜２−３に操作信号３２−１〜３２−３を出力することでオペレータとのインタフェースとして用いられている。この操作装置３には、各制御装置２−１〜２−３と同等の制御機能が付加されており、制御装置としての制御機能を有する。

操作装置３では、センサ１−１〜１−３からの入力信号１３−１〜１３−３に対して、操作装置３に付加した制御機能による処理結果として出力信号３７−１〜３７−３を切替回路７−１〜７−３に出力する。

制御装置２−１〜２−３は、センサ１−１〜１−３からの入力信号１２−１〜１２−３と操作装置３からの操作信号３２−１〜３２−３の各入力信号をもとに制御対象５を制御するための出力信号２７−１〜２７−３を切替回路７−１〜７−３に出力する。また、制御装置２−１〜２−３に診断機能を付加し、診断機能による制御装置の異常診断結果を異常診断信号２３−１〜２３−３として操作装置３へ出力する。

操作装置３は、入力された異常診断信号２３−１〜２３−３をもとに、切替回路７−１〜７−３に切替回路切替信号３７−１１〜３７−３１を出力する。

切替回路７−１〜７−３は、切替回路切替信号３７−１１〜３７−３１をもとに、切替回路切替信号３７−１１〜３７−３１がＯＮした時は、操作装置３からの出力信号３７−１〜３７−３を切替回路７−１〜７−３の出力信号２４−１〜２４−３として出力する回路の切り替えを実施する。

論理回路４は、切替回路７−１〜７−３からの出力信号２４−１〜２４−３をもとにｎ／ｎ論理を実行した結果である制御信号４５を制御対象５に出力する。

例えば、制御装置２−１に異常が発生した場合、制御装置２−１は診断機能により診断した結果である異常診断信号２３−１を操作装置３に伝送する。操作装置３から切替回路７−１に切替回路切替信号３７−１１が伝送され、切替回路７−１が操作装置３からの出力信号３７−１を出力信号２４−１とするように切り替わる。操作装置３の制御機能を異常が発生した制御装置２−１の制御機能として利用する。

本実施形態によれば、操作装置３に、制御装置としての制御機能を備え、多重化された制御装置の１つに異常が発生した場合には操作装置３の制御機能を異常が発生した制御装置の制御機能として利用することにより、センサ１−１からの出力信号２４−１が、入力信号１３−１として操作装置３および切替回路７−１を介して論理回路４に継続して出力されるので、全チャンネル数分の入力信号を入力することができ、通常時と同様の多重化制御機能を縮退することなく継続させることができる。

これにより、運用上の制約により、多重化された制御装置の全チャンネル数での制御機能を要求されている多重化制御システムにおいて、運用上の制約の逸脱となる可能性を低減し、稼働率を向上することができる。

図２は本発明における実施例２に係る多重化制御システムを示す図である。

操作装置３は、オペレータの操作による入力信号である操作信号６３をもとに、各制御装置２−１〜２−３に操作信号３２−１〜３２−３を出力することでオペレータとのインタフェースとして用いられている。

センサ１−１は、制御装置２−１に入力信号１２−１を入力し、制御装置２−２に入力信号１３−１を入力する。同様にセンサ１−２は、制御装置２−２に入力信号１２−２を入力し、制御装置２−３に入力信号１３−２を入力し、センサ１−３は、制御装置２−３に入力信号１２−３を入力し、制御装置２−１に入力信号１３−３を入力する。

制御装置２−１〜２−３は、センサ１−１〜１−３からの入力信号１２−１〜１２−３と入力信号１３−１〜１３−３と操作装置３からの操作信号３２−１〜３２−３が入力されている。各入力信号をもとに制御対象５を制御するための出力信号２４−１〜２４−３を論理回路４に出力する。論理回路４は、制御装置２−１〜２−３からの出力信号２４−１〜２４−３をもとにｎ／ｎ論理を実行した結果である制御信号４５を制御対象５に出力する。

また、制御装置２−１〜２−３に診断機能を付加し、診断機能によりセンサからの入力信号の異常を診断し、正常な１つのセンサからの入力信号と操作装置３を介した操作信号６３をもとに制御対象５を制御するための出力信号２４−１〜２４−３を論理回路４に出力する。

例えば、１つのセンサ１−１に異常が発生した場合、センサ１−１から制御装置２−１への入力信号１２−１に異常が発生する。制御装置２−１は、診断機能により入力信号１２−１の異常を診断すると、センサ１−３からの入力信号１３−３と操作装置３からの操作信号３２−１の各入力信号をもとに出力信号２４−１を論理回路４に継続して出力する。

本実施形態によれば、各制御装置に２つのセンサからの入力信号を入力することで、１つのセンサに異常が発生した場合でも、正常な他系のセンサからの入力信号により制御装置から出力信号を論理回路に継続して出力されるので、全チャンネル数分の入力信号を入力することができ、通常時と同様の多重化制御機能を縮退することなく継続させることができる。

これにより、運用上の制約により、多重化された制御装置の全チャンネル数での制御機能を要求されている多重化制御システムにおいて、運用上の制約の逸脱となる可能性を低減し、稼働率を向上することができる。

なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の実施の形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。

１−１〜１−３ センサ
２−１〜２−３ 制御装置
３ 操作装置
４ 論理回路
５ 制御対象
７−１〜７−３ 切替回路
１２−１〜１２−３ 入力信号
１３−１〜１３−３ 入力信号
２３−１〜２３−３ 異常診断信号
２４−１〜２４−３ 出力信号
２７−１〜２７−３ 出力信号
３２−１〜３２−３ 操作信号
３７−１〜３７−３ 出力信号
３７−１１〜３７−３１ 切替回路切替信号
４５ 制御信号
６３ 操作信号

Claims (4)

1. 操作信号を出力する操作装置と、
   センサからの入力信号と前記操作信号をもとに第１の出力信号を出力する制御装置と、
   前記第１の出力信号をもとに第２の出力信号を出力する切替回路と、
   前記第２の出力信号をもとに制御対象に制御信号を出力する論理回路と
   を備え、
   前記制御装置は、診断機能による異常診断結果を異常診断信号として前記操作装置へ出力し、
   前記操作装置は、前記センサからの入力信号と前記操作信号をもとにした第３の出力信号と前記異常診断信号をもとにした切替回路切替信号を前記切替回路に出力し、
   前記切替回路は、前記切替回路切替信号をもとに前記第２の出力信号を前記第３の出力信号に切り替えることを特徴とする多重化制御システム。
2. 操作信号を出力する操作装置と、
   複数のセンサのうち２つからの入力信号と前記操作信号をもとに制御対象を制御するための出力信号を出力する複数の制御装置と、
   複数の前記制御装置からの各出力信号をもとに制御対象に制御信号を出力する論理回路と
   を備え、
   前記各制御装置は、入力信号の一つで異常を診断した場合に正常なセンサからの他の入力信号と前記操作信号をもとに出力信号を出力することを特徴とする多重化制御システム。
3. 制御装置がセンサからの入力信号と操作装置からの操作信号をもとに第１の出力信号を切替回路に出力し、
   前記切替回路が第２の出力信号を論理回路に出力し、
   前記論理回路が前記第２の出力信号をもとに制御対象を制御するための制御信号を出力し、
   前記制御装置の診断機能により診断した異常診断結果を異常診断信号として前記操作装置へ出力し、
   前記操作装置が前記センサからの入力信号と前記操作信号と前記異常診断信号をもとに第３の出力信号を前記切替回路に出力し、
   前記操作装置が前記異常診断信号をもとに前記切替回路に切替回路切替信号を出力し、
   前記切替回路が前記切替回路切替信号をもとに前記第２の出力信号を前記第３の出力信号に切り替えることを特徴とする多重化制御システムの制御方法。
4. 複数の制御装置それぞれが複数のセンサのうち２つからの入力信号と操作装置からの操作信号をもとに制御対象を制御するための出力信号を論理回路に出力し、
   前記論理回路が複数の前記制御装置からの各出力信号をもとに制御対象を制御する制御信号を出力する多重化制御システムの制御方法であって、
   前記各制御装置は前記各センサからの入力信号の一つで異常を診断した場合に正常なセンサからの他の入力信号と前記操作信号をもとに出力信号を出力することを特徴とする多重化制御システムの制御方法。

Images