JP6779153B2 - 制御盤の切替装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラントの例えば通常の運転時に使用される制御盤から仮設制御盤への切り替えを行う制御盤の切替装置に関する。

プラント用の制御盤の更新方法として、監視操作盤によって制御され、プラントの一部を構成する制御対象機器を制御するようにされた制御盤を新設制御盤に置換するものにおいて、監視操作盤と制御盤との間及び制御盤と制御対象機器との間に切り換え機能を有する切り換え盤を夫々設置すると共に、両切り換え盤と上記新設制御盤との間を夫々ケーブルで接続し、両切り換え盤の切り換え操作によって制御盤を上記新設制御盤に更新しうるようにした更新方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
一方、プラント例えば原子力発電プラントにおいて、プラントの通常の運転時に使用される制御盤を定期点検等により停止する場合、必要な機器の操作やパラメータの監視などを行うために代替機能を有する仮設制御盤を用意しておき、運転期間中に動作している制御盤から仮設制御盤への切り換えを実施し、定期点検の期間中は仮設制御盤により機器の操作やパラメータの監視が行われる。

特開昭６０−１０６３０７号公報

プラントの通常の運転時に使用される制御盤を定期点検等のために停止し、停止期間中は仮設制御盤により補機の操作やパラメータの監視を行う場合、前述のような従来の制御盤の更新方法を応用しようとすると、制御盤から仮設制御盤（新設制御盤）への切り換えにおいて、切換え盤の切り換え装置が確実に動作して制御盤と制御対象機器とが切り離されていることを各ケーブルごとに実施しなければならず、多くの時間を要し、作業員の負担も大きく、切り替えが長期間に及ぶおそれがあるという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、制御盤から仮設制御盤に安全かつ容易に切り替えることができる制御盤の切替装置を得ることを目的とする。

この発明に係る制御盤の切替装置においては、
切替部と切替制御部と開路確認部とを有する複数の端子台を備え、複数の機器を有するプラントの前記機器の制御や監視を行う制御盤と、前記制御盤を停止するとき前記制御盤の代替に使用される仮設制御盤に切り替える制御盤の切替装置であって、
前記切替部は、第１端子と、第２端子と、第３端子と、前記第１端子と前記第３端子との間に接続された第１半導体スイッチと、前記第２端子と前記第３端子との間に接続された第２半導体スイッチとを有し、
前記開路確認部は、前記第１半導体スイッチが開路状態にあることを確認するものであり、
前記第１端子と前記制御盤とが接続され、前記第２端子と前記仮設制御盤とが接続され、前記第３端子と前記機器とが接続され、
前記切替制御部は、切替指令を受けて、前記開路確認部が前記第１半導体スイッチが開路状態にあることを確認したことを条件に前記第２半導体スイッチを閉路し、前記仮設制御盤と前記機器とが接続された状態に切り替えるものである。

この発明に係る制御盤の切替装置は、切替指令を受けて、開路確認部が第１半導体スイッチが開路状態にあることを確認したことを条件に第２半導体スイッチを閉路し、仮設制御盤と機器とが接続された状態に切り替える切替制御部を有するので、制御盤から仮設制御盤に安全かつ容易に切り替えることができる。

この発明の実施の形態１である原子力プラントにおける制御盤の切替装置を含む制御関係のシステム構成図である。 デジタル端子台を示すものであり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の切断面Ｂ−Ｂにおける断面図である。 デジタル端子台の側面図である。 デジタル端子台の機能ブロック図である。 デジタル端子台の動作を説明するためのフローチャートである。

実施の形態１．
図１〜図５は、この発明を実施するための実施の形態１を示すものであり、図１は原子力プラントにおける制御盤の切替装置を含む制御関係のシステム構成図、図２はデジタル端子台を示すものであり図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の切断面Ｂ−Ｂにおける断面図である。図３は、デジタル端子台の側面図である。図４はデジタル端子台の機能ブロック図、図５は、デジタル端子台の動作を説明するためのフローチャートである。図１において、制御盤としての本設制御盤１０、切替装置２０、仮設制御盤３０、開閉装置４０にて全体のシステムが構成されている。本設制御盤１０は、ＯＮ／ＯＦＦ信号（開／閉信号）を出力するＤＯカード（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｏｕｔｐｕｔ Ｃａｒｄ）１１と、ＤＯカード１１の出力によって駆動される無接点リレー１１ａと、ＯＮ／ＯＦＦ状態信号が入力されＤＩカード（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｉｎｐｕｔ Ｃａｒｄ）１２とを有する。

切替装置２０は、端子台としてのデジタル端子台２１とデジタル端子台２２とを有する。デジタル端子台２１とデジタル端子台２２とは、詳細は後述するが同じ構造のものである。仮設制御盤３０は、ＯＮ／ＯＦＦ信号を出力する仮設側ＤＯカード３１と、仮設側ＤＯカード３１の出力によって駆動される有接点リレー３１ａと、ＯＮ／ＯＦＦ状態信号が入力される仮設側ＤＩカード３２を有する。仮設制御盤３０は、本設制御盤１０から仮設制御盤３０に切り替えて運転するときに仮設制御盤３０に必要とされる本設制御盤１０の代替機能を全て備えている。開閉装置４０は、プラントの設備機器としての現場のポンプや弁のＯＮ／ＯＦＦ（開／閉）を行うものであり、例えば図示しないポンプモータの開閉を行う電磁開閉器の励磁コイル４１、図示しない弁の開閉状態を表す開閉状態信号接点４２（弁閉のとき閉路し、弁開のとき開路する）が収容されている。

なお、詳細は後述するが、通常は、本設制御盤１０は、切替装置２０および開閉装置４０を介してプラントの機器の制御や監視を行う。また、本設制御盤１０の停止を要するときは、切替装置２０により本設制御盤１０から仮設制御盤３０に切り替えられ、仮設制御盤３０が開閉装置４０を介してプラントの機器の制御や監視を行う。

本設制御盤１０のＤＯカード１１が、無接点リレー１１ａ、ケーブル５１を介して切替装置２０のデジタル端子台２１に接続されている。ＤＩカード１２が、ケーブル５２を介してデジタル端子台２２に接続されている。仮設制御盤３０の仮設側ＤＯカード３１が、有接点リレー３１ａ、ケーブル６１を介して切替装置２０のデジタル端子台２１に接続されている。仮設側ＤＩカード３２が、ケーブル６２を介してデジタル端子台２２に接続されている。切替装置２０と開閉装置４０とは、デジタル端子台２１と励磁コイル４１とがケーブル７１にて接続され、デジタル端子台２２と開閉状態信号接点４２とがケーブル７２にて接続されている。

次に、図２〜図４によりデジタル端子台２１の詳細な構成について説明する。図２において、デジタル端子台２１は、ベース１０１、絶縁仕切板１０２、支持板１０３、プリント基板１０５、導電金具１１１、導電金具１１２、導電金具１１３（図３も参照）、第１端子としての端子ねじ１２１、第２端子としての端子ねじ１２２、第３端子としての端子ねじ１２３を有する。プリント基板１０５は、図４のブロック図に示されるように、第１半導体スイッチとしての半導体スイッチ１０６ａ、第２半導体スイッチとしての半導体スイッチ１０６ｂにて構成された切替開閉部１０６、切替制御部１０７、開路確認部１０８を有するが、図３においては一部のみを図示している。なお、切替開閉部１０６、端子ねじ１２１、端子ねじ１２２、端子ねじ１２３が、この発明における切替部１３０であり、切替部１３０と切替制御部１０７と開路確認部１０８とを有するデジタル端子台２１，２２がこの発明における端子台である（図４参照）。

ベース１０１は、絶縁樹脂にて成型され、絶縁仕切板１０２が一体に形成されている。支持板１０３およびプリント基板１０５は、ベース１０１に固定されている。端子ねじ１２１、端子ねじ１２２、端子ねじ１２３は、それぞれ導電金具１１１、導電金具１１２、導電金具１１３（図３）に設けられた端子ねじ孔部に螺合され、端子を構成している。なお、端子ねじ１２１、端子ねじ１２２、端子ねじ１２３は、絶縁仕切板１０２により相互に絶縁されている。また、図４に示されるように、端子ねじ１２１は導電金具１１１を介して半導体スイッチ１０６ａの一方の端子に接続され、端子ねじ１２２は導電金具１１２を介して半導体スイッチ１０６ｂの一方の端子に接続され、端子ねじ１２３は導電金具１１３を介して半導体スイッチ１０６ａおよび半導体スイッチ１０６ｂの各他方の端子に接続されている。

そして、図１に示されるように、デジタル端子台２１において、端子ねじ１２１にケーブル５１および無接点リレー１１ａを介してＤＯカード１１が接続されている。端子ねじ１２２にケーブル６１および有接点リレー３１ａを介して仮設側ＤＯカード３１が接続されている。端子ねじ１２３にケーブル７１を介して電磁開閉器の励磁コイル４１が接続されている。デジタル端子台２２は、デジタル端子台２１と同様のものであり、図１に示されるように、端子ねじ１２１にケーブル５２を介してＤＩカード１２が接続され、端子ねじ１２２にケーブル６２を介して仮設側ＤＩカード３２が接続され、端子ねじ１２３にケーブル７２を介して弁の開閉状態を示す開閉状態信号接点４２が接続されている。

次に動作について、図５のフローチャートにより説明する。なお、本設制御盤１０、切替装置２０、仮設制御盤３０、開閉装置４０の相互の接続が完了しているものとする。図５において、プラントの制御を本設制御盤１０から仮設制御盤３０への運用に切り替える場合、電磁開閉器の励磁コイル４１（図１）の励磁を遮断し電磁開閉器を開路し、モータポンプを停止する。また、図示しない弁の電源を切る（ステップＳ１１）。なお、弁は電源が切られる直前の開閉状態を維持する。従って、開閉状態信号接点４２の開閉状態は変わらない。これにより、モータポンプや弁は、制御の面からは本設制御盤１０と隔離された状態になる。次に、半導体スイッチ１０６ａが開路され、本設制御盤１０と開閉装置４０との電気的接続は遮断された状態になる（ステップＳ１２）。

次に、開路確認部１０８が、例えば端子ねじ１２３とアースとの間の電圧の有無（電圧の測定）により半導体スイッチ１０６ａが開路していることを確認する（ステップＳ１３）。開路確認部１０８は、例えば電圧検出リレーを用い、端子ねじ１２３とアースとの間の電圧が所定値以下であれば半導体スイッチ１０６ａが開路していると判定する。半導体スイッチ１０６ａが開路していれば本設制御盤１０の電源を切る（ステップＳ１４）。デジタル端子台２１，２２の電源は、切らない。外部から切替指令を受けて、切替制御部１０７は、半導体スイッチ１０６ａが開路していることが確認されていることを条件に半導体スイッチ１０６ｂを閉路する（ステップＳ１５）。ステップＳ１３において、半導体スイッチ１０６ａが開路していなければ、デジタル端子台２１の異常として警報を発信する（ステップＳ１６）。なお、ステップＳ１３において、ケーブル７１やケーブル７２が伝達する信号の種類によっては 電圧検出リレーでは半導体スイッチ１０６ａが開路していることを確認できない場合がある。このような場合は、本設制御盤１０の電源を切った後、半導体スイッチ１０６ａの端子ねじ１２１と端子ねじ１２３との間の抵抗を測定したり、端子ねじ１２１とアースとの間の電圧を測定する、あるいは端子ねじ１２３とアースとの間の電圧を測定する等、適切な測定手段（開路確認部）を用いて半導体スイッチ１０６ａの開閉状態を判定するようにすればよい。これにより、開閉装置４０の電磁開閉器の励磁コイル４１と本設制御盤１０のＤＯカード１１とが接続された状態から、励磁コイル４１と仮設制御盤３０の仮設側ＤＯカード３１とが接続された状態に切り替えられ、励磁コイル４１は仮設側ＤＯカード３１により制御される状態に切り替わる。

デジタル端子台２２においてもデジタル端子台２１におけるのと同様であり、本設制御盤１０の電源が切られると、切替制御部１０７により半導体スイッチ１０６ａが開路される。次に、開路確認部１０８が端子ねじ１２１と端子ねじ１２３との間の導通がないことを確認し、導通がなければ切替制御部１０７により、半導体スイッチ１０６ｂを閉路する。これにより、開閉装置４０の開閉状態信号接点４２と本設制御盤１０のＤＩカード１２とが接続された状態から開閉状態信号接点４２と仮設制御盤３０の仮設側ＤＩカード３２とが接続された状態に切り替わり、仮設側ＤＩカード３２へ開閉状態信号接点４２からの信号が入力され仮設側ＤＩカード３２により監視できる状態に切り替わる。本設制御盤１０から仮設制御盤３０への接続変更が完了すれば、仮設制御盤３０への電源の供給を開始し、仮設制御盤３０による制御や監視に切り替えられる。

上記実施の形態１では、従来、例えば開閉スイッチ付端子台（入力端子と出力端子間をレバー式操作により開閉するようにされた端子を有する端子台）により実施していた仮設への切り替え作業を、外部から切替指令を与えて、プリント基板１０５上の切替開閉部１０６、切替制御部１０７、開路確認部１０８（図４参照）により、切り替え作業を実施可能であり、作業員の負担軽減と作業ミスによる地絡発生等のリスクを低減することができる。また、開路確認部１０８を設けて半導体スイッチ１０６ａの開路状態の確認を条件にして半導体スイッチ１０６ｂを閉路して仮設制御盤３０へ切り替えるようにしたので、安全かつ容易に切替を行うことができる。

以上では、プラントが原子力発電プラントである場合について説明したが、原子力発電プラントに限られるものではなく、火力発電プラントや産業プラント等であっても同様の効果を奏する。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、上述した実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１０ 本設制御盤、１１ ＤＯカード、１２ ＤＩカード、２０ 切替装置、
２１，２２ デジタル端子台、３０ 仮設制御盤、３１ 仮設側ＤＯカード、
３２ 仮設側ＤＩカード、４０ 開閉装置、４１ 励磁コイル、
４２ 開閉状態信号接点、５１，５２，６１，６２，７１，７２ ケーブル、
１０５ プリント基板、１０６ 切替開閉部、１０６ａ，１０６ｂ 半導体スイッチ、
１０７ 切替制御部、１０８ 開閉確認部、１２１ 第１端子、１２２ 第２端子、
１２３ 第３端子、１３０ 切替部。

Claims (2)

1. 切替部と切替制御部と開路確認部とを有する複数の端子台を備え、複数の機器を有するプラントの前記機器の制御や監視を行う制御盤と、前記制御盤を停止するとき前記制御盤の代替に使用される仮設制御盤に切り替える制御盤の切替装置であって、
   前記切替部は、第１端子と、第２端子と、第３端子と、前記第１端子と前記第３端子との間に接続された第１半導体スイッチと、前記第２端子と前記第３端子との間に接続された第２半導体スイッチとを有し、
   前記開路確認部は、前記第１半導体スイッチが開路状態にあることを確認するものであり、
   前記第１端子と前記制御盤とが接続され、前記第２端子と前記仮設制御盤とが接続され、前記第３端子と前記機器とが接続され、
   前記切替制御部は、切替指令を受けて、前記開路確認部が前記第１半導体スイッチが開路状態にあることを確認したことを条件に前記第２半導体スイッチを閉路し、前記仮設制御盤と前記機器とが接続された状態に切り替えるものである
   制御盤の切替装置。
2. 前記プラントは、原子力発電プラントである
   請求項１に記載の制御盤の切替装置。

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