JPH04239901A - デジタル化プラント - 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】

【０００１】

【発明の目的】

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロコンピュータ
をネットワークで結んだデジタル化プラントに関する。

【０００３】

【従来の技術】原子力発電所を始めとするプラントでは
、一年に一度あるいはそれ以上の間隔で定期検査が実施
される。この時、計器の点検、機器の分解点検、部品の
交換等が実施され、これらの点検後に対象となった機器
を試運転してその動作確認をする。この時、次のような
問題が発生する。プラントの保護のため一部系統を活か
したままで、この系統に連なる計器を点検するために、
この計器を外した途端に対応する計測量がゼロになり、
当該系統がとリップしてしまう。また、活きている系統
がない場合でも、モータにつながるポンプの出入口の弁
が開いていなければ運転できないというインターロック
がある場合には、弁が開いていないため、このモータの
分解点検後の単体での試運転ができないことがある。

【０００４】このように、プラントのインターロックは
、通常の運転で生ずるトラブルを回避するために設計さ
れたもので、定期検査等で特殊な作業を行おうとする場
合には邪魔になる場合がある。この問題を回避するため
に、定期検査時には、一部インターロックの変更が行わ
れる。

【０００５】以下、図９にもとづいて従来のインターロ
ックの変更の例を説明する。図９に示すようなＥＣＷＤ
で表されるモータの試運転を考える。モータを起動する
ためには、遮断器投入コイル８１を励磁する必要がある
。このためにスイッチ８２を投入して接点８３，８４が
ＯＮになっても、モータにつながるポンプの出口弁が開
でないので、スイッチ８７の接点８８，８９はＯＦＦで
ある。このため、遮断器投入コイル８１は励磁されない
。また、遮断器トリップコイル９０は励磁されるとモー
タを停止させる。これは、スイッチ８２を停止側にして
接点８５，８６をＯＮにしても、プラントのある機器の
水位が高い場合にもスイッチ９１の接点９２，９３がＯ
Ｎになり、遮断器トリップコイル９０が励磁される。 つまり、スイッチ９１の接点９２、９３がＯＮで、スイ
ッチ８７の接点８８，８９がＯＦＦの状態でモータを試
運転しようとする場合には、図９に示しすように外部端
子９４と外部端子９５をジャンパー９６により接続して
、外部端子９７をリフトすることになる。

【０００６】ところで、このような外部端子のジャンパ
ー、リフトはインターロックのロジックがハードウェア
で作成されている場合（ソレノイドと接点端子、リミッ
トスイッチの組合せにより構成される）は可能であるが
、これがマイクロコンピュータによるロジック処理とな
った場合には不可能になる。その理由は、これまで接点
端子に連なる外部端子の解放、短絡でロジックを変更で
きたが、同等なことをマイクロコンピュータで実現する
ためにはプログラムを変更しなければならない。ところ
が、マイクロコンピュータの内容が簡単に変更されてし
まうと、プラント運転上信頼性が確保できないので、マ
イクロコンピュータの内容が書き換えられないＲＯＭが
使われているためである。従って、従来のように自由に
ロジックの変更を実現しようとする場合には、定期検査
の場合だけＲＯＭをプログラム書き換え可能なＲＡＭに
変更して対応することが考えられる。しかし、多数のマ
イクロコンピュータの交換と書き換えは多大の労力を要
し、デジタル化のメリットを大きく損うものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述したようにインタ
ーロックロジックを計算機化した場合には、定期検査の
ためにインターロックロジックを変更することが非常に
手間がかかり、デジタル化プラント全体のロジックを計
算機化する際の妨げになっている。

【０００８】本発明は、このような従来の課題を解決す
るためになされたもので、定期検査時に必要となるロジ
ックの変更を容易に行うことができるデジタル化プラン
トを提供することを目的とする。

【０００９】

【発明の構成】

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のデジタル化プラントは、通信網とこれに連な
る複数のマイクロコンピュータからなる制御系を有する
デジタル化プラントにおいて、前記マイクロコンピュー
タのデータを変更する機能を有するマンマシンインタフ
ェースを設け、前記マイクロコンピュータ中の一部にデ
ータ転送のためのアドレス管理用データを変更させるこ
によってプラントデータを制御し前記マイクロコンピュ
ータ中に書かれたロジックを実質的に変更することを特
徴とする。

【００１１】

【作用】本発明では、マイクロコンピュータに書込まれ
たロジックを変更することなく、データを変更すること
で実質的にロジックを変更できる。このことは、これま
でジャンパー、リフトといった作業が不要になり、単に
マイクロコンピュータに要求を出すだけで自動的に実現
されるという省力化が図られ、ロジックの変更を一括し
て管理できるというシステム信頼性向上が図られる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。さて、本発明のデジタル化したシス
テムでは、図９に示すようなジャンパー、リフト作業の
代りに、ロジックで使用するデータを変更する。このこ
とを具体的に説明するために図９に対応する図３のＩＢ
Ｄロジック図を用いる。なお、図９は図３に基づいて設
計されたハードウェアロジック特有のものであり、デジ
タル化した場合には利用価値がない。プラントデータ設
定部で、データの更新を中断し、図３のポンプＡ出口弁
「開」については「真」、タンクＡ水位「高」について
は「偽」を設定する。このように設定することにより、
ポンプＡの出口弁が実際の状態と関わりなく「開」、タ
ンクＡの水位が実際の状態に関わりなく「高」であるこ
とと等価となり、ロジック上は図９のジャンパー、リフ
ト作業と同等な効果が得られる。つまり、これまでのジ
ャンパー、リフトはロジックにとって理想的なプラント
状態を設定するための操作であったので、ジャンパー、
リフトを実行する端子のないデジタル化したロジックで
はプラントデータをコントロールするのが有効で分かり
やすい。

【００１３】デジタル化プラントの基本構成は大きく２
種類に大別される。実施例もこれに従って大きく変化す
る。以下では、各々について説明する。図４が第１の基
本構成でプラントデータを集中的に管理する方式のシス
テム、図５が第２の基本構成でプラントデータを各マイ
クロコンピュータで分散して管理するシステムである。 いずれの構成でも、ロジックをプログラミングするマイ
クロコンピュータ２０，２１，２２及びデータサーバ用
マイクロコンピュータ２３（図５においては、マイクロ
コンピュータ３１〜３４）が通信回線２５によってネッ
トワーク状に連なっており、その下にアクチュエータ２
６に連なる機器（操作器２９）が接続し、この機器ある
いは他の機器からのＰ／ＩＯ２７（計測量を入力するた
めの装置）が、直接マイクロコンピュータ２１，２２に
接続している。また、いくつかの計測器２８はマイクロ
コンピュータ２１，２２を介してネットワークに連なっ
ている。図４と図５のシステムの典型的なちがいを図４
に存在するデータサーバの機能を果すデータサーバ用マ
イクロコンピュータ２３が図５の構成には存在しないこ
とである。

【００１４】図４のデータサーバ用マイクロコンピュー
タ２３は他のマイクロコンピュータ２０〜２２と全く異
なった機能を果す。このデータサーバ用マイクロコンピ
ュータ２３は、マイクロコンピュータ２０〜２２の下に
連なる計測器２８や他のマイクロコンピュータ２０〜２
２の出力を集め、これらの情報を他のマイクロコンピュ
ータに配分する。従って、図４のシステム構成では、一
般のマイクロコンピュータ２０〜２２はデータの入力は
自身の所定のメモリから読込むことで、データの出力は
所定のメモリに書込むことで対応している。計測器２８
の場合も、このデータを集め、マイクロコンピュータ２
０〜２２のメモリの所定の場所にデータを書込んでおけ
ば、データサーバ用マイクロコンピュータ２３が拾って
くれる。

【００１５】これに対して、図５のシステムは、データ
サーバ用マイクロコンピュータ２３が存在しないので、
データのやり取りは全てマイクロコンピュータ３１〜３
４の役割となる。各マイクロコンピュータ３１〜３４は
必要となる情報を持つマイクロコンピュータにアクセス
に行かなければならない。あるいは、処理結果を必要と
するマイクロコンピュータに送ってやる必要がある。以
上により図４と図５のシステム構成が明らかになった。

【００１６】図４の構成に図１に示すようにデータサー
バ用マイクロコンピュータ２３のデータを書き換えられ
る機能を持つデータ変更のためのマンマシンインタフェ
ース３０を加え、データサーバ用マイクロコンピュータ
２３のデータ部を一部変更することで、本発明が実現す
る。図５のシステムの場合も、同様の構成となるが、図
２に示すようにデータ変更用のマイクロコンピュータ３
５が一台ネットワークに追加され、このデータ変更用の
マイクロコンピュータ３５にマンマシンインタフェース
３０が設けられる。

【００１７】まず、図４のシステムでの実施例を図１に
従って説明する。データサーバ用マイクロコンピュータ
２３には、収集すべきデータが存在するマイクロコンピ
ュータ２０〜２２と、そのメモリ上の位置、収集したデ
ータを一時保存するメモリ上の位置、収集・保存したデ
ータを転送すべきマイクロコンピュータ２０〜２２とそ
のメモリ上の位置に関するアドレス指示データがある。 このアドレス指示データに従って各マイクロコンピュー
タ２０〜２２からプラントデータを収集し、各マイクロ
コンピュータ２０〜２２にこのプロセスデータが転送さ
れているのであるから、このアドレス指示データを変更
することで、各マイクロコンピュータ２０〜２２に転送
されるプロセスデータを変更することができる。

【００１８】プロセスデータの変更の内容は、計測機器
の点検とモータ等の試運転とで大きく異なる。計測機器
の点検の場合には、点検するためにこれを引離すので、
このままでは誤った信号がマイクロコンピュータ２０〜
２２に送られてしまう。これを防ぐためには、計測値の
データを書込むデータサーバ内のアドレスを変更してし
まえばよい。アドレスを変更すれば、この直前のプロセ
スデータが本来のアドレスに残っているので、このプロ
セスデータが更新されることなく使用される。計測器を
取り外した後の計測値は信用できないのでアドレス変更
により、この計測されたプロセスデータは捨てられる。

【００１９】モータ等の試運転を実施する場合には、該
当するロジックのデータのみを変更する必要がある。例
えば、前述のポンプＡ出口弁の信号を「開」にしようと
する場合に、先の計測器と同様な操作をすれば、ポンプ
Ａ出口弁「開」の信号があらゆる部分に伝わるため、モ
ータの試運転のためによいが、他のインターロックが働
いての悪い影響が出る可能性がある。つまり、ポンプＡ
出口弁「開」は真実のプラント状態を表していないので
、変更はモータの起動のためのロジックで使用されるデ
ータに限定されるべきである。つまり、モータ起動に関
連するロジックのあるマイクロコンピュータ２０〜２２
へ転送するデータのみ、あるアドレス書かれた定数デー
タとすることで実現される。ただし、同一のマイクロコ
ンピュータ２０〜２２に同一データを使用するロジック
がある場合で、共通にデータが変化することが許されな
い場合は予め同一データに対しておのおの異なるアドレ
スをマイクロコンピュータ２０〜２２上に準備しておく
必要がある。

【００２０】以上述べたように、予めマイクロコンピュ
ータ２０〜２２側でプログラム制作段階から準備してお
くべき事項はあるが、データサーバ用マイクロコンピュ
ータ２３のデータを変更することで、インターロックを
変更することができる。ただし、これでもまだ問題が残
っている。それは、データサーバ用マイクロコンピュー
タ２３でコントロールできるのはこのデータサーバ用マ
イクロコンピュータ２３を通るデータのみである。例え
ば、図１の点線で囲んだ部分に示すように計測器２８か
ら直接Ｐ／ＩＯ２７でマイクロコンピュータ２０〜２２
へ取り込んだプロセスデータをロジックとして使用する
場合には、先に述べた方法では対応できない。

【００２１】このようなデータをデータサーバ用マイク
ロコンピュータ２３でコントロールするためには、図６
に示すようなロジックを予めマイクロコンピュータ２０
〜２２に組んでおく必要がある。図６は計測値が数値で
、データ１とデータ２に入る数値を調整することで、こ
のロジックの出力を任意に変更させることが可能となる
。データ１に非常に小さい数値、データ２に非常に大き
い数値を設定しておけば、出力には計測値が現われる。 ここで、ハイバリューゲート６０は入力された２信号の
うち値の大きい信号を選択し、ローバリューゲート６１
は値の小さい信号を選択する。もし、計測器の点検等を
実施すると、計測器のデータが信用できない大きな値や
小さな値が入るので、この値をロジックで使うわけには
行かない。計測器に極端に小さい値が入る場合はデータ
１に妥当な値を設定し、データ２に小さい値を設定する
ことで、妥当な値が出力される。このデータ１とデータ
２の値をデータサーバ用マイクロコンピュータ２３で設
定することでマイクロコンピュータ２０〜２２に直結す
る計測器の点検に対応できる。

【００２２】図７はマイクロコンピュータ２０〜２２に
直結する系統から数値でなく真偽値が入ってくる場合に
対応するものである。ここで、７１はＯＲゲート、７２
はＡＮＤゲートを示す。ロジックデータ１に偽が、ロジ
ックデータ２に真が設定されていれば、入力される対象
真偽値がそのまま出力となる。対象真偽値にかかわらず
常に真とするためには、ロジックデータ１とロジックデ
ータ２を共に真とすればよく、偽とするためにはロジッ
クデータ２を偽とすればよい。以上、図６と図７によっ
てマイクロコンピュータ２０〜２２に直結する系統に関
するロジックであってもデータサーバ用マイクロコンピ
ュータ２３でコントロールできることが分かる。

【００２３】以上からデータサーバ用マイクロコンピュ
ータ２３のデータを変更することでジャンパー、リフト
と同等の効果をあげることが可能であることが明らかに
なった。このデータを変更するためにはマンマシンイン
タフェース３０が用意されているが、マンマシンインタ
フェース３０の機能レベルとして多様なものが用意され
る。以下に、これを簡単に実現できるものから列挙する
。（１）アドレス指示データ及びメモリ内の数値データ
の変更を直接実施するための機能、（２）変更されたデ
ータの一覧を表示し運転状態を総合的に評価する機能、
（３）図６と図７に示したようにマイクロコンピュータ
に直結するロジックに関して、データ１，データ２等の
データを直接与えることなく、データ名と希望する値を
入力するだけで、これを実現するデータ１とデータ２が
自動的に設定される機能、（４）インターロック名を指
定して、図３に示したようなＩＢＤデータを表示し、関
連する入力プロセスデータで固定する必要があるものを
指定してプロセスデータを設定し、その後の処理はこれ
に従ってデータサーバ用マイクロコンピュータのアドレ
ス指定データを自動的に変更する機能、（５）複数個の
データ設定に関して、実際に設定を開始すべき時刻と終
了すべき時刻を入力することで、このデータ設定をその
時刻に自動的に実施し、指定された時刻に自動的に解除
する機能、（６）複数個のデータをその操作順序と回復
順序と共にマイクロコンピュータ中に記録し、これを呼
出し必要に応じて修正し、開始時刻と終了時刻を指定す
ることで、自動的にデータ設定と解除を実現させる機能
、（７）点検対象・試運転対象機器を指定することで自
動的にデータの変更箇所を見出す機能。

【００２４】以上のようなマンマシンインタフェース３
０とこれに対応する処理機能を設けることで、システム
をデジタル化した効果が現われ、過去に実施したことの
ある操作であれば時刻を指定するだけで自動的に実施さ
れる。（３）以降の機能を実現するためには、各マイク
ロコンピュータに書込まれているロジックの内容に関す
る情報をマンマシンインタフェース３０を管理するマイ
クロコンピュータで持つ必要がある。これは、具体的に
は図３に示したＩＢＤに対応する内容である。

【００２５】次に、図５のシステムでの実施例について
図２により作用と共に説明する。このシステムでは、デ
ータサーバ用マイクロコンピュータ２３が存在しないの
で、このマイクロコンピュータのアドレス指示データを
変更して試運転や計器の保守に対応することができない
。つまり、各マイクロコンピュータに入力される信号を
直接的に変更できない点で、状況は先に述べたマイクロ
コンピュータに計測器や系統が直結した場合に似ている
。ここでは、考慮すべき全てのロジックの入力信号に対
して図６及び図７に示したロジックを追加することを原
則とする。このロジックのコントロールは、図６と図７
のデータ１，データ２，ロジックデータ１，ロジックデ
ータ２によってなされるので、これらのデータをどこか
のマイクロコンピュータ３１〜３４で管理し、各マイク
ロコンピュータ３１〜３４はこれを管理するマイクロコ
ンピュータにこのデータを読みに行けばよい。そこで、
ネットワークに１台データ管理用マイクロコンピュータ
３５を設置する。これによって、ロジックのジャンパー
、リフトと等価な作業が実現されることになる。データ
の変更とマンマシンインタフェース３０の機能は図１の
場合と全く共通なので省略する。

【００２６】さて、図５のシステムで図２に示すように
データ管理用マイクロコンピュータ３５を新たに導入し
、ロジックを複雑にすると次のような問題が発生する可
能性がある。（１）ロジックが複雑になったことと、新
たなデータが増えたことで、処理時間がかかるようにな
る可能性が高い。（２）新たに導入したマイクロコンピ
ュータの故障で、ネットワーク全体の機能が喪失するの
で信頼性が低下する。

【００２７】これらは、定期検査の時にしか利用しない
機能であるのに、通常の運転性能の低下をもたらしては
本末転倒である。そこで、デジタル化プラントの運転状
態を表わすパラメータを利用して上記問題を解決する。 原子力発電プラントには、モードスイッチと呼ばれるも
のがあり、出力運転中は「運転」というモードに設定さ
れていなければ運転できないので、モードスイッチの状
態を利用してデジタル化プラントの運転状態を判定する
。

【００２８】各マイクロコンピュータ３１〜３４には、
運転用と保守用２種類のロジックを独立に用意し、モー
ドスイッチが「運転」の場合は、運転用のロジックを、
それ以外の場合は図６と図７のロジックを追加した保守
用のロジックを使用する。マイクロコンピュータのメモ
リに余裕がない場合は、共通して保守用ロジックを使用
するが、ロジック評価の前の段階でモードスイッチを評
価し、「運転」でない場合のみ図６、図７のコントロー
ル用データをデータ管理用マイクロコンピュータ３５に
読みに行くが、「運転」の場合はコントロール用データ
は予め定めた通常用のものを用いて本来の計測値を活か
すようにする。

【００２９】いずれの場合も、モードスイッチが「運転
」の場合には、データ管理用マイクロコンピュータ３５
にデータを読みに行くことはなく、このデータ管理用マ
イクロコンピュータ３５が故障しても運転に支障は起こ
さないし、データの読み込み量が少ないので計算時間も
かからなくできる。

【００３０】なお、モードスイッチのデータ位置を各マ
イクロコンピュータ毎に異なるものにしておけば、運転
中であっても特定のマイクロコンピュータ中のロジック
の変更が可能となる。

【００３１】以上の説明から明らかなように、図４と図
５のいずれのシステム構成に対しても、マイクロコンピ
ュータに書込まれたロジックを変更することなく、デー
タを変更することで実質的にロジックを変更できる。こ
のことは、これまでジャンパー、リフトといった作業が
不要になり、単にマイクロコンピュータに要求を出すだ
けで自動的に実現されるという省力化の側面と、ロジッ
クの変更を一括して管理できるというシステム信頼性向
上の側面との２面の効果がある。

【００３２】通信回線２５が複数存在する場合は、図８
に示すようにマンマシンインタフェース３６とデータ変
更を司どるマイクロコンピュータ３７が全ての通信回線
２５にアクセスできるシステム構成とする。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明のデジタル化
プラントによれば、マイクロコンピュータに書込まれた
ロジックを変更することなく、データを変更することで
実質的にロジックを変更でき、これまでジャンパー、リ
フトといった作業が不要になり、単にマイクロコンピュ
ータに要求を出すだけで自動的にロジックの変更が実現
されるという省力化の側面と、ロジックの変更を一括し
て管理できるというシステム信頼性向上の側面の２面の
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の一実施例を示すシステムのブロッ
ク図、

【図２】　　本発明の第２の実施例を示すブロック図、

【図３】　　モータの電源投入・切断のためのＩＢＤロ
ジック図、

【図４】　　プラントデータを集中的に管理する方式の
システム構成を示すブロック図、

【図５】　　プラントデータを分散して管理する方式の
システム構成を示すブロック図、

【図６】　　計測値が数値の場合にプラントデータを間
接的に変更するためのロジック構成を示す図、

【図７】
　　入力がロジカルデータの場合にプラントデータを間
接的に変更するためのロジック構成を示す図、

【図８】
　　通信回線が複数存在する場合の実施例を示すブロッ
ク図、

【図９】　　モータの電源投入・切断のためのＥＣＷＤ
ロジック図である。

【符号の説明】

２０〜２２…マイクロコンピュータ ２３………データサーバ用マイクロコンピュータ２５…
……通信回線 ２８………計測器 ３０………マンマシンインタフェース ３１〜３４…マイクロコンピュータ ３５………データ管理用マイクロコンピュータ３６……
…マンマシンインタフェース ３７………マイクロコンピュータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　通信網とこれに連なる複数のマイクロ
   コンピュータからなる制御系を有するデジタル化プラン
   トにおいて、前記マイクロコンピュータのデータを変更
   する機能を有するマンマシンインタフェースを設け、前
   記マイクロコンピュータ中の一部にデータ転送のための
   アドレス管理用データを変更させるこによってプラント
   データを制御し前記マイクロコンピュータ中に書かれた
   ロジックを実質的に変更することを特徴とするデジタル
   化プラント。