JPH02178702A - プロセス制御の二重化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、プロセス制御において、常用側と待機側の
制御ユニットを並列運転する二重化装置に関する。

（ロ）従来の技術 プロセス制御分野において、制御装置の稼働率を高くす
る必要がある場合は、それぞれにアナログ入力信号をデ
ジタル信号に変換する入力変換部、所定のデジタル制御
演算を行う制御演算部、演′算結果をアナログに変換し
て出力する出力変換部を備える制御ユニットを２個並設
し、一方を常用側とし、他方を待機側とし、それぞれに
自己診断機能を有し、通常は常用側の出力を出力切替器
を介して、操作端に供給し、常用側に異常が発生すると
出力を待機側に切替えるようにしている。

（ハ）発明が解決しようとする課題 上記従来のプロセス制御の二重化装置では、それぞれ自
己診断機能により、その診断結果から不良ユニットを特
定でき、もし常用側に故障が生じた場合に、待機側に切
替えられる。しかし、自己診断機能は制御ユニットのあ
らゆる異常に対して有効でないので、例えば常用側と待
機側の両ユニットの出力に差異が認められても、自己診
断による異常が検出されなければ、いずれのユニットが
不良かを特定できない。したがって、両ユニットに出力
差異が生じた場合、いずれかのユニットが異常であると
みなし、制御系を手動に移行させるか、いずれの不良か
を特定する第三の制御ユニットを設ける必要がある。し
かし、出力差異が生じる度に制御系を手動に移行させる
のは、安全サイドとはいえ、正常な制御ユニットを有効
に使用し得す、二重化した意味が減殺される。また、第
三の制御ユニットを設けることはシステムが複雑となり
、コスト高ともなるので得策でない。

この発明は、上記問題点に着目してなされたものであっ
て、自己診断にかからない異常で、出力差異が生じても
、いずれのユニットが異常であるかを相互診断し、正し
い出力を選択して自動運転を継続し得る二重化装置を提
供することを目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段及び作用この発明のプ
ロセス制御の二重化装置は、各々が、アナログ入力信号
をデジタル信号に変換する入力変換部、所定の演算を行
う制御演算部、演算結果をアナログに変換して出力する
出力変換部及び自己診断部を備える２個の制御ユニット
を並設し、一方の制御ユニットを常用側、他方の制御ユ
ニットを待機側として運転するものにおいて、前記各制
御ユニットに、自己の演算結果を送出する手段と、他方
からの演算結果を受信する手段と、自己の演算結果と他
方からの演算結果を比較する比較手段と、自己の演算結
果の突変を検出する自己突変検出手段と、他方の演算結
果の突変を検出する他方突変検出手段と、前記比較手段
の不−敗出力時に、他方突変検出により他方異常信号を
他方制御ユニットに送出する他方異常信号出力手段と、
前記比較手段の不−敗出力時に、自己突変検出により、
自己異常信号を出力する自己異常信号出力手段とをそれ
ぞれ備えるともに、前記自己診断出力、自己異常信号あ
るいは他方異常信号に応じ、出力制御ユニットを選択す
るユニット選択手段を備えている。

この二重化装置では、双方の制御ユニットから、それぞ
れ他方の制御ユニットから演算結果が送られ授受される
。そして、それぞれの制御ユニットで再演算結果が比較
手段で比較され、両者が不一致で出力に差異が認められ
る場合には、それぞれの制御ユニットで自己の演算結果
の突変と他方の演算結果の突変を検出しており、演算結
果に突変が検出された制御ユニットに異常有りと特定し
、その旨を示す異常信号が出力され、この異常信号に応
答して、ユニット選択手段は、正常な制御ユニットを選
択し、この制御ユニットの演算結果出力を操作端に与え
る。

（ホ）実施例 以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第１図は、この発明の一実施例を示すプロセス制御シス
テムの概略ブロック図である。同図において、常用側ユ
ニット１と待機側ユニット２が１つのサブシステムとし
て、シリアル通信バス３によりデータ授受が可能に構成
されており、図示はしていないが、他に常用側ユニット
、待機側ユニットを１対とする他のサブループがシリア
ル通信バス３に複数個結合されてシステムが構成されて
いる。

常用側ユニット１は、外部入力信号５あるいは検出器４
からの入力信号をワイヤリング１０により取込み、アナ
ログ信号をデジタル信号に変換する入力変換部１１ａ、
取込まれた信号を所定の制御演算処理する演算処理部１
２ａ、演算結果をアナログ信号に変換して出力する出力
変換部１３ａ１さらに待機側ユニット２との通信を行う
通信処理部１４ａから構成されている。また、待機側ユ
ニットには、図示していないが、常用側１と同様の回路
構成を有している。これらの常用側ユニ・ント１及び待
機側ユニット２は、ユニット選択回路６によりいずれか
が選択され、選択された側のユニットからの外部出力信
号９が出力切替器７を介して、操作端８に出力されよう
に構成されている。

これらの常用側ユニット１及び待機側ユニット２の機能
に着目した内部構成の詳細を第２図に示している。

常用側ユニットｌは、ワイヤリング１０を介して入力さ
れる入力信号を受けて、デジタル信号に変換する入力変
換部２１ａ、入力された信号に所定の制御演算を行う制
御演算部２２ａ、演算結果を外部に出力する出力変換部
２３ａを備えるほか、制御演算部２２ａの演算結果をバ
ス３を介して出力するデータ送信部２４ａ１同じく相手
方から伝送されてくる相手方の演算結果を受信するデー
タ受信部２５ａ、自己の演算結果と相手方から伝送され
て来た演算結果の偏差を求める偏差警報（比較手段）２
６ａ、自己の演算結果の変化率を求め、所定以上の変化
率の場合に、突変信号を出力する変化率警報２７ａ、相
手側から伝送されてきた相手の演算結果が所定以上の変
化の場合に突変信号を出力する変化率警報２８ａ、常用
側選択信号Ｓ、を反転する反転回路３６ａ、この反転回
路３６ａの出力と、偏差警報２６ａの出力と、変化率警
報２８ａの出力を入力におけるＡＮＤ回路３０ａ、偏差
警報２６ａの出力と反転回路３６ａの出力と変化率警報
２７ａの出力を入力に受けるＡＮＤ回路２９ａ、このＡ
ＮＤ回路２９ａの出力、自己診断異常信号及び相手側か
ら伝送されてくる常用異常通知信号Ｓｌを受信＠３３ａ
を介して受けるオア回路３１ａ、このオア回路の出力を
常用側異常信号Ｓ、として出力する出力端子３４ａ、ま
た、ＡＮＤ回路３０ａの出力を待機側異常通知信号Ｓｔ
として出力する出力端３２ａ、さらにユニット選択回路
６から入力される常用側選択信号Ｓ、を受ける入力端３
５ａとを備えている。また、同様に待機側ユニット２に
も同一の機部回路を備えている。

以上の実施例システムにおいて、今、常用側ユニット１
が選択されている場合を想定すると、ユニット選択回路
６から常用側選択信号Ｓ、が出力され、出力切替器７は
、常用側ユニット１に切替えられており、出力変換部２
３ａより、制御演算部２２ａの演算結果が操作端８に与
えられ、制御動作が実行されている。この状態において
、正常に運転がなされている場合、常用側異常信号Ｓ。

及び待機側異常信号Ｓ４のいずれも異常信号が出力され
ない。したがって、正常状態のまま制御運転が継続され
る。この状態下で、待機側ユニット２では、待機側選択
信号Ｓ６がローであるため、反転回路３６ｂで反転され
た信号は、ＡＮＤ回路３０ｂ、２９ｂに入力されており
、従って、偏差警報２６ｂ及び変化率警報２７ｂ、２８
ｂの論理積処理がＡＮＤ回路２９ｂ、３０ｂでなされる
。

今、制御ユニット１．２のいずれかで異常が発生し、そ
れにより制御演算部２２ａあるいは制御演算部２２ｂの
いずれかの信号が変化し、偏差警報２６ｂの偏差が予め
定める所定以上の差異であるとすると、偏差警報２６ｂ
は、ハイの信号を出力する。一方、変化率警報２７ｂと
２８ｂでいずれの制御演算部２２ａあるいは２２ｂで信
号が突変したか否かを検出する。今、例えば常用側ユニ
ット１の出力が突変した場合を想定すると、変化率警報
２８ｂの出力がハイとなり、したがって、ＡＮＤ回路３
０ｂの３つの入力は、いずれもハイで揃い、ＡＮＤ回路
３０ｂ、出力端３２ｂより常用側異常通知信号Ｓ、を出
力する。この常用側異常通知信号Ｓ、は、受信端３３ａ
より常用側のオア回路３１ａ、出力端３４ａを介して、
常用側異常信号Ｓ、として、ユニット選択回路６に入力
されるとともに、出力切替器７に入力される。この常用
側異常信号Ｓ、により、ユニット選択回路６は、待機選
択信号Ｓ６を待機側選択ユニット２に入力するとともに
、出力切替器７は切替動作を行い、待機側ユニット２の
出力変換部２３ｂの出力を操作端８に与える。以上の処
理により、それまで常用側ユニットｌによって運転、制
御されていたシステムが以後待機側ユニット２の出力に
より運転されることになる。

この待機側ユニット２における常用側異常通知信号の出
力処理の動作は、待機側選択信号Ｓ、がローの場合、つ
まり待機側が選択されていない場合にのみ有効である。

これは待機側が選択されている場合、常用側ユニットは
通信データの送信を行えないので、偏差警報２６ｂによ
る偏差監視は無意味だからである。また、偏差警報２６
ｂの出力がハイとなるとともに、変化率警報２７ｂ、２
８ｂのいずれもがハイとなった場合には、ＡＮＤ回路３
０ｂの出力がハイとなるとともに、ＡＮＤ回路２９ｂの
出力もハイとなり、ＡＮＤ回路２９ｂの出力は、オア回
路３１ｂ１出力端３４ｂを介して、待機側異常信号Ｓ４
を出力し、この待機側異常信号Ｓ４もユニット選択回路
６及び出力切替器７に入力される。したがって、この場
合には、待機側異常信号Ｓ４及び常用側異常信号Ｓ、が
ともに出力されるため、ユニット選択回路６はいずれの
ユニットも選択できず、制御系（このサブループ）は手
動に移行するなどの処置がなされる。

さらに、偏差警報２６ｂの出力が得られ、変化率警報２
７ｂ、２８ｂの出力が得られない場合には、再び、いず
れのユニットの異常かを特定できない場合であり、同様
に手動移行などの処置をとることになる。

また、待機側ユニット２で自己診断異常が発生した場合
、オア回路３１ｂ、出力端３４ｂを介して、待機側異常
信号Ｓ、を出力されるため、あるいは常用側ユニット１
から待機異常通知信号Ｓ２が入力された場合、直ちに待
機側異常信号が出力される。

なお、常用側ユニットｌも同様の動作をなすように構成
されているので、待機側ユニット２が選択される場合に
おいて、常用側ユニット１も全く同様の動作を行うこと
になる。

（へ）発明の効果 この発明によれば、常用側ユニットと待機側ユニットを
構成する。２つの制御ユニットのそれぞれに自己の制御
演算結果を送信する手段と、相手方からのデータを受信
する手段とを備え、それぞれの演算結果の偏差を求め、
偏差が所定以上ある場合に、自己の制御演算結果の突変
があるか、他方（相手方）からのデータ信号の出力に突
変があっているか否かを検出し、他方からの突変がある
場合には、他方の異常であることを示す異常通知信号を
出力し、自己診断異常信号、相手方の異常通知信号、自
己の異常信号に応じ、正常な側のユニットを選択するよ
うにしているので、出力が差異を生じ、自己診断で異常
が検出されない場合でも、いずれのユニットが異常であ
るかを特定でき、正常な制御ユニット側に切替えて出力
を導出することができるので、常に正しい出力を選択し
て自動運転を継続することができる。したがって、制御
システムとしての稼働率が向上する利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す制御システムの概
略ブロック図、第２図は、同制御システムの各制御ユニ
ットの内部機能構成を具体的に示す図である。 １：常用側ユニット、２：待機側ユニット、３：バス、
　　　　　　６：ユニット選択回路、７：出力切替器、 ２１ａ２１ｂ：入力変換部、 ２２ａ・２２ｂ：制御演算部、 ２３ａ−２３ｂ：出力変換部、 ２６ａ・２６ｂ：偏差警報、 ２７ａ・２７ｂ：自己の変化率警報、 ２８ａ・２日り：相手方の変化率警報。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）各々が、アナログ入力信号をデジタル信号に変換
   する入力変換部、所定の演算を行う制御演算部、演算結
   果をアナログに変換して出力する出力変換部及び自己診
   断部を備える２個の制御ユニットを並設し、一方の制御
   ユニットを常用側、他方の制御ユニットを待機側として
   運転するプロセス制御の二重化装置において、 前記各制御ユニットに、自己の演算結果を送出する手段
   と、他ユニットからの演算結果を受信する手段と、自己
   の演算結果と他方からの演算結果を比較する比較手段と
   、自己の演算結果の突変を検出する自己突変検出手段と
   、他方の演算結果の突変を検出する他方突変検出手段と
   、前記比較手段の不一致出力時に、他方突変検出により
   他方異常信号を他方制御ユニットに送出する他方異常信
   号出力手段と、前記比較手段の不一致出力時に、自己突
   変検出により、自己異常信号を出力する自己異常信号出
   力手段とをそれぞれ備えるとともに、前記自己診断出力
   、自己異常信号あるいは他方異常信号に応じ、出力制御
   ユニットを選択するユニット選択手段を備えたことを特
   徴とするプロセス制御の二重化装置。