JPH0493618A - プラントの故障検出装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は一般にプラントの故障検出装置に関し、特に原
子カプラントの故障をディジタル処理（ソフトウェアを
用いた処理）によって検出するプラントの故障検出装置
に関する。

（従来の技術） 各種プラントの中でも、原子カプラントは、原子力エネ
ルギーを利用するものであるから、発生した故障が小規
模なものであったとしても、他のプラントとは異なり社
会的に大きな影響を及ぼすことがある。そのため、より
一層の信頼性向上を目的として、従来よりプラント各部
を構成する各種機器類の様々な改良が行なわれている。

上記改良の中には、原子カプラント全体を監視、制御す
る制御部の改良も当然に含まれる。上記制御部の改良の
代表的なものとしては、制御部が実施する原子カプラン
ト各部の故障診断に関する改良、制御部を構成している
第１次制御装置と上位計算機との間における各種制御情
報の伝達に係る改良が挙げられる。これら制御部の改良
は、最新のエレクトロニクス技術を導入することによっ
て実現されている。

第２図は、従来より用いられている原子カプラントを監
視、制御する制御部の構成を示したブロック図である。

第２図にて図示した制御部は、原子カプラントを直接監
視、制御する一次制御装置として設けられた複数台のプ
ログラマブルコントローラ（以下、ｒＰＣｌと略記する
）１ａ〜１ｅと、これら複数台のＰＣ１ａ〜１ｅを統括
管理する上位計算機システム（以下、ｒｃＰＴＲＪと略
記する）２とを備えている。そして、各ＰＣ１ａ〜１ｅ
とＣＰＴＲ２との間でデータリンクや通常の信号伝送に
よって制御情報の授受を行ないながら、□原子カプラン
トの監視、制御を行なうようになっているものである。

なお、第２図にて図示した制御部の構成については、後
に詳述する。

第３図は、第２図にて示したＰＣｌａの内部構成を示す
ブロック図である。第２図にて示した複数台のＰＣｌａ
−ＰＣｌｅは、それぞれ内部構成が同一であるので、第
３図ではＰＣｌａの内部構成のみを図示することとした
。ＰＣｌａは、第３図を参照して明らかなように、２個
のプロセス入出力（以下、ｒＰｌｌｏＪと略記する）５
ａ。

５ｂを始め、メモリ６、制御部７を備えている。

上記構成において、原子カプラントを構成している特定
の機器が故障することによって常開接点９がＯＮとなる
と、ＰＩ１０５ａはこれを検知してメモリ６に所定の信
号を与える。ＰＩ１０５ａからメモリ６に所定の信号が
出力されると、予め常開接点９に対して割当てられてい
るアドレス（Ｎｏ、ＡＤＩＯＩ）のビットがＯＮ（論理
レベル′１°）となる。上記アドレスの内容は、ＰＩ１
０５ｂ、信号ケーブル１０を通してＣＰＴＲ２に伝送さ
れる。一方、制御部７は、メモリ６に記憶されている内
容（例えば、上述した常開接点９のＯＮ情報）を読出し
て、ＡＮＤやＯＲ等の論理演算を行なう。そして、この
論理演算の結果に従って発生した異常からポンプ８を保
護すべく、ポンプ８に対して駆動停止指令信号を出力す
る。

ＣＰＴＲ２は、信号ケーブル１０を通して得られた情報
をＣＲＴ　（デイスプレィ）３に表示出力するとともに
、タイプライタ（ＴＷ）４に印字出力する。

第４図は、タイプライタ４によってタイバ用紙１３上に
打出されたＣＰＴＲ２から送−出された各種プラント情
報（例えば、ポンプ８を含む系統に発生した異常）を示
した図である。第４図にて示したタイバ用紙１３上には
、ＰＩ１０５ａが常開接点９のＯＮ状態を検出すること
によってメモリ６のアドレスＡＤＩＯＩのビットがＯＦ
ＦからＯＮになったことの表示及び当該ビットがＯＦＦ
からＯＮになった時刻１５　（’　８９−１０−３．１
０時４１分３０秒）が打出されている。タイバ用紙１３
上に打出された時刻１５は、ＣＰＴＲ２が信号変化があ
ったこと、即ち、常開接点９がＯＮとなったことでメモ
リ６のアドレスＡＤ１０１のビットがＯＦＦからＯＮに
なったことを認識した時刻である。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記構成の従来のプラントの制御部では、そ
の監視、制御対象たる原子カプラントの一部に何らかの
故障や異常が発生した場合には、上述したような処理手
順で、これら故障や異常の内容を、これら故障や異常が
発生した時刻とともにＣＰＴＲ２から正確にＣＲＴ３や
タイプライタ４に対して出力することが可能である。こ
れに対して、発生した故障が原子カプラント全体に影響
を及ぼすような場合には、以下に述べるようにＣＰＴＲ
２が処理しなければならない情報量が膨大なものとなる
ために下記の（イ）に記載するような種々の不具合が生
じる。

（イ）即ち、原子カプラントにおいてかなり緊急度の高
い事故であする所内電源喪失事故、所謂、停電事故等が
発生すると、これによって原子カプラント各部の機器類
が一度に停止状態となる。このように原子カプラント各
部の機器類が一度に停止状態となると、この原子カプラ
ント各部の系統毎に対応させて設けられている複数台の
ＰＣ１ａ〜ＰＣｌｅに対して入力される信号の変化、例
えば、既述のような常開接点９がＯＦＦからＯＮとなっ
たことによってＰＩ１０５ａからメモリ６に対して出力
される信号の論理レベルの０”から“１“への変化等が
大量に発生する。その結果として各ＰＣ１ａ−ＰＣ１ｅ
からＣＰＴＲ２に出力される信号（論理レベル信号）の
変化も大量なものとなる。これに伴ってＣＰＴＲ２にお
ける信号処理、即ち、前述した入力側接点である常開接
点９がＯＮとなったこと、或いは出力側接点であるポン
プ８の駆動を停止するための接点（図示しない）がＰＣ
ｌａによってＯＦＦとなったことに伴う入出力接点変化
処理も膨大な量とならざるを得ない。

よって、ＣＰＴＲ２の負荷が重くなり過負荷になってし
まう。然るに、ＣＰＴＲ２は予め設定されているルーチ
ンに従って例えば上述した常開接点９のごときを１個の
入力点として各入力点単位に順次処理して行くと、ＣＰ
ＴＲ２内のＣＰＵの処理能力を超えてしまう。このため
に、このＣＰＵが上記信号の変化を認識する前に元の状
態に復帰してしまう人力点が生じたり、ＣＰＴＲ２の処
理速度が遅いために、ＣＰＴＲ２が上記信号の変化を認
識した時刻がＰＣｌａ−ＰＣｌｅのいずれかが上記信号
の変化を認識した時刻よりも大幅に遅れるという不具合
もある。更には、ＣＰＴＲ２内に設定されているルーチ
ンに基づいて各入力点単位に順次信号処理を行なってい
るときに、上記ルーチンでは処理順序が後の入力点が処
理順序が前の入力点よりも先に元の状態に復帰してしま
う等の不具合がある。つまり信号の変化の順序が狂って
しまってどの時刻にどの入力点の信号が変化したのか正
確な検知ができなくなるという不具合である。上記２つ
の不具合は、いずれもＣＰＴＲ２の処理速度の遅さに起
因するのであるが、このような不具合を解消することが
可能な仕様のものは高価格であるためにＣＰＴＲ２とし
て導入するのは現実的でない。

又、上記各不具合とは別に下記の（ロ）に記載するよう
な不具合もある。

（ロ）ここで、上述したＰＣｌａ−ＰＣｌｅが上記信号
の変化を認識した時刻、即ち、ＰＩ１０５ａが常開接点
９がＯＮ状態になったことを検知してメモリ６内の特定
アドレスの書換えを行なった時刻と同一時刻であるＴｏ
と、メモリ６の上記書換えが行なわれた後、書換え後の
メモリ内容がＣＰＴＲ２に伝送されてＣＰＴＲ２がこの
メモリ内容を認識した時刻、即ち、ＣＰＴＲ２が上記信
号の変化を認識した時刻；タイプライタ４のタイバ用紙
１３への打出し時刻１５Ｔ１とは、厳密に言えば等しく
ない。上記時刻Ｔ　と時刻Ｔ１との間に生じる誤差は、
ＰＣｌａ−ＰＣｌｅやＣＰＴＲ２がディジタル処理（ソ
フトウェアによる処理：ＰＣｌａ−ＰＣｌｅやＣＰＴＲ
２内に設定されているプログラムによって一定の順序で
処理が行なわれる）を行なっているために、これを完全
に解消することはできない。上記誤差範囲が秒のオーダ
ーに止まっている限りは、ＰＣｌａ−ＰＣｌｅとＣＰＴ
Ｒ２との能力から言って通常時には問題となることはな
い。

しかしながら、原子カプラント各部のいずれかに発生し
た事故の原因究明等を行なうに際して、タイプライタ４
によってタイバ用紙１３上に打出されたＣＰＴＲ２から
の情報を使用する場合には、上記時刻Ｔ。と時刻Ｔ１と
の間に生じた秒のオーダーの誤差が問題となることがあ
る。即ち、上記事故原因の究明に際しては、時刻Ｔｐと
時刻Ｔｃとの間に生じた誤差範囲が１／１０００秒程度
であることが必要とされることかある。つまり、ＰＣｌ
ａ−ＰＣｌｅ内で複数の入力点の変化の順序付けが１／
１０００秒のオーダーで要求される場合があり、現在の
ＰＣｌａ−ＰＣｌｅやＣＰＴＲ２では、上記要求を満足
させるには至っていない。

従って本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、原子カプラントにおける所内電
源喪失事故のようなプラント全体に大きな影響を及ぼす
緊急度の高い事故を始め、想定し得るあらゆる故障の発
生に際して、上記各故障発生の時刻を１／１０００秒程
度の分解能で認識可能とすることによって、上記各故障
発生を示す信号変化の順序を正確に運転員に告知するこ
とが可能なプラントの故障検出装置を提供することにあ
る。

〔発明の構成〕

（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は、プラント各部に発
生した故障を検出するプラントの故障検出装置において
、前記プラント各部において或る事象が発生したときに
前記事象の発生を示す情報と前記事象が発生したときの
時刻情報とを対応させて記憶する記憶手段と、前記記憶
手段から対応させて出力された前記事象の発生を示す情
報と前記事象が発生したときの時刻情報とを受けて、こ
れら情報に基づきプラント各部に発生した事象の内容と
前記事象の発生時刻とを認識する認識手段と、を備えた
構成とした。

（作　用） 上記構成において、記憶手段は、前記プラント各部にお
いて或る事象が発生したときに前記事象の発生を示す情
報と前記事象が発生したときの時刻情報とを対応させて
記憶するようになっており、認識手段は、前記記憶手段
から対応させて出力された前記事象の発生を示す情報と
前記事象が発生したときの時刻情報とを受けて、これら
情報に基づきプラント各部に発生した事象の内容と前記
事象の発生時刻とを認諧することとしたので、原子カプ
ラントにおける所内電源喪失事故のようなプラント全体
に大きな影響を及ぼす緊急度の高い事故を始め、想定し
得るあらゆる故障の発生に際して、上記各故障発生の時
刻を１／１０００秒程度の分解能で認識可能とすること
によって、上記各故障発生を示す信号変化の順序を正確
に運転員に告知することが可能となった。

（実施例） 以下、図面により本発明の一実施例について説明する。

第２図は、本発明に係る原子カプラントを監視、制御す
る制御部の全体的な構成を示したブロック図である。こ
の制御部には、本発明の一実施例に従うプラントの故障
検出装置が具現化されている。

第２図にて図示した制御部の監視、制御対象である原子
カプラントは、例えば原子炉とその周辺装置とから成っ
ている。第２図符号８にて示したポンプ、符号１２にて
示した弁は、前記原子炉に配設されている冷却水バイブ
等（冷却系統）に取付けられている。

制御部は、図のように、複数台のＰＣ１ａ〜ＰＣ１ｅと
、１台のＣＰＴＲ２とを備えている。

複数台のＰＣｌａ−ＰＣｌｅは、１台のＣＰＴＲ２の制
御下に置かれている。そしてそれぞれ−次制御装置とし
て原子カプラントを構成する各種系統毎に対応して設け
られている。上記複数台のＰＣｌａ−ＰＣｌｅは、各種
系統毎（機能カテゴリー毎）に独立しており、それぞれ
単独に各種系統を構成している機器類の制御を行なって
いる。

このような各ＰＣ１ａ−ＰＣ１ｅの制御の態様について
更に具体的に説明する。ＰＣｌａは、運転員がポンプ８
を駆動するためのスイッチをＯＮしたことを示す信号が
外部から与えられると、ポンプ８とともに冷却系統を構
成している弁１２の開度に関するセンサ情報を読込んで
弁１２が開成されたか否かを判定する。この判定の結果
、弁１２が開放していると判断すると、ポンプ８の駆動
条件が成立したものと認識して、ポンプ８を自動的に起
動させる。又、前記系統の適宜箇所に取り付けられてい
る各種センサ（図示しない）から与えられたセンサ情報
に基づき、前記系統を構成している機器類に何らかの異
常が発生したと判断すると、ＣＰＴＲ２に対して異常発
生を報知する。これとともに、ポンプ８の駆動を停止さ
せる等して発生した異常から機器類を保護するようにな
っている。前記ＣＰＴＲ２は、各ＰＣ１ａ−ＰＣ１ｅの
統括管理を行なう。即ち、ＣＰＴＲ２が必要とするプラ
ント各部の状態変化を示すデータを、データリンク１１
により（所謂、ディジタル多重伝送方式）、或いは各Ｐ
Ｃ１ａ−ＰＣ１ｅとＣＰＴＲ２との間を個別に接続して
いる各信号ケーブル１０を通して各ＰＣ１ａ−ＰＣ１ｅ
から間接的に受は取る。ＣＰＴＲ２は、又、ＰＣ１ａ〜
ＰＣ１ｅを通さずに、ＣＰＴＲ２と例えば第２図符号９
にて示す接点との間を接続している信号ケーブルを通し
て接点９がＯＮ状態となったことを示す信号を受けて冷
却系統に故障が生じたと判断する。そして、信号ケーブ
ルを通して直接ポンプ８に駆動停止指令信号を出力する
ようになっている。なお、この種の接点は、対応するプ
ラント各部の状態が変化することによって動作する。上
記接点９は、ポンプ８に対応している。ＣＰＴＲ２は、
上述したような態様で、原子カプラントを構成する各部
の状態を示す情報をすべて入力し、この入力したすべて
の情報に対して所定の処理を施す。そして、ＣＲＴ３の
画面に、プラント各部において発生した故障の内容を表
示出力するとともに、タイプライタ４を制御することに
より、タイバ用紙１３上に上記故障の内容を示す情報の
打出しを行なわせる。

第１図は、本発明の一実施例に従うプラントの故障検出
装置が具現化されている制御部のプログラマブルコント
ローラの内部構成を示したブロック図である。第２図に
て示した複数台のＰＣ１ａ〜ＰＣ１ｅは、それぞれ内部
構成が同一であるので、第１図では１台のＰＣ２１の内
部構成のみを図示することとした。ＰＣ２１は、第１図
を参照して明らかなように、Ｐｒ６Ｏ１１を始め、時刻
カウンタ１４、メモリ２６、制御部２７を備えている。

Ｐｒ６Ｏ１１は、原子カプラントを構成する或る機器（
例えば、第２回行号１２ａにて示す弁、この弁１２ａは
、第２凶行号１２ｂにて示す弁やポンプ８等とともに、
原子炉等の冷却系統を構成している）が故障したときに
ＯＮする常開接点９と接続されている。Ｐｒ６Ｏ１１は
、ＯＮ状態となった常開接点９からの信号を受けて、当
該信号をメモリ２６に出力する。時刻カウンタ１４は、
基準時刻から例えばＰＣ２１内に設けられているタロツ
クパルス発生器（図示しない）から所定周波数で出力さ
れるクロック信号を計数することによって現在時刻を求
め、これを時刻情報として出力するようになっている。

本実施例では、時刻カウンタ１４は、ＰＣ２１の制御部
２７やＣＰＴＲ２のＣＰＵ　（図示しない）か原子カプ
ラント各部の故障発生時刻を１／１０００秒程度の分解
能で認識可能な時刻情報として、出力するようになって
いる。メモリ２６の記憶領域には、既述のように、原子
カプラントを構成する各部に対応して複数のアドレスが
割当てられている。各アドレスは、対応する前記原子カ
プラント各部の状態を示すステータスデータと、対応す
る原子カプラント各部の状態変化が生じたときの１／１
０００秒程度の分解能を持った時刻情報とが記憶可能な
記憶容量を有している。メモリ２６は、Ｐｒ６Ｏ１１が
常開接点９かＯＮしたことを示す信号が出力されると、
予め常開接点９に対して割当てられているアドレス即ち
、本実施例では、ＡＤＩＯ１番地のアドレスに上記常開
接点９かＯＦＦからＯＮになったことを示すステータス
情報を記憶する。具体的には、ＡＤＩＯ１番地のステー
タス情報の記憶に割当てられた記憶領域のビットをＯＮ
にする。メモリ２６は、又、Ｐｒ６Ｏ１１から上記常開
接点９がＯＦＦからＯＮになったことを示す信号が出力
された時点てメモリ２６と時刻カウンタ１４の出力側と
を接続している伝送線路に設けられたゲートが開かれ、
時刻カウンタ１４から出力された１／１０００秒程度の
分解能を有する時刻情報が読込まれる。そして、前記Ａ
ＤＩ０１番地に対応する記憶領域に上記時刻情報か書込
まれる。上述したゲートの開閉は、制御部２７によって
行なわれる。即ち、制御部２７は、周期的に Ｐｒ６Ｏ１１からの出力信号をチエツクし、Ｐｒ６Ｏ１
１からの出力信号に変化か生じたと認識した時点で、上
述したゲートを開いて時刻カウンタ１４から出力された
時刻情報を上記ステータス情報とともにＡＤＩ○１番地
のアドレスに書込むこととなる。上述した処理は、マイ
クロコンピュータの処理方法としては技術的にそれ程困
難な問題ではない。メモリ２６として使用するメモリ素
子に適宜な記憶容量を持ったものを選択し、且つ制御部
２７が上記処理動作を行なうようなソフトウェアを上記
ＰＣ２１内に構築することによって実現が可能である。

制御部２７は、メモリ２６に記憶されている内容、例え
ば、上述した常開接点９がＯＦＦからＯＮになったこと
を示すステータス情報を読出して、ＡＮＤやＯＲ等の論
理演算を行ない、この論理演算の結果に従って発生した
異常（機器の故障）からポンプ８を保護すべく、ポンプ
８に対して駆動停止指令信号を出力する。

なお、制御部２７は、従来におけると同様に、上記処理
動作を実行するに当っては、上述した時刻情報の読出し
は行なわない。

一方、ＣＰＴＲ２は、上述したように各々のＰＣの統括
的な管理を行なうために、所定の時間間隔を置いてデー
タリンク１１を使用することによって、前記メモリ２６
の記憶内容のうちＣＰＴＲ２か必要とする上記のような
ステータス情報及び該ステータス情報と対応する時刻情
報の読出しを行なう。ＣＰＴＲ２かＰＣ２１のメモリ２
６に記憶されている上記情報の読出しを行なうに際して
用いるデータリンク１１は、−船釣に使用されているも
ので充分であり、技術的な面で実現が困難なことはない
。ＣＰＴＲ２は、データリンク１１によりメモリ２６中
から読出した上記情報を、ＣＲＴ３に表示出力するとと
もに、タイプライタ４を制御して、タイバ用紙１３上に
上記情報の打出しを実行させる。上記ＣＰＴＲ２とＰＣ
２１とは、原子カプラント各部で故障や異常が生じたと
きに、これらが発生した時刻を １／１０００秒程度の分解能で認識することが要求され
ている。そのため、本実施例では、両者間で認識した時
刻にズレが生じないように、適宜な時間間隔で両者間で
時刻合わせを行なっている。

具体的には、データリンク１１を通してＣＰＴＲ２が認
識した現在時刻情報をリアルタイムでＰＣ２１に送出す
ることで、 ＰＣ２１において設定される基準時刻をその都度セット
し直す処理が実行される。

以上説明したように、本発明に従う一実施例によれば、
原子カプラント各部を構成している機器類が運転状態か
ら停止状態に移行する等、運行状態が変化したときに、
ＰＩ１０２５からの出力信号の変化により対応するアド
レス（ＡＤＩＯＩ番地）に対応する機器のステータス情
報の書込みが行なわれるとともに、上記出力信号の変化
時点で１／１０００秒程度の分解能を有する時刻情報が
、時刻カウンタ１４によって上記アドレス（ＡＤ１０１
番地）に書込まれる。そのため、ＣＰＴＲ２では、上記
情報がデータリンクを通して多少遅れてＰＣ２１から与
えられたとしても、ＣＰＴＲ２は、上記出力信号の発生
時刻を上記ステータス情報がＰＣ２１から送出された時
刻で判断するのではなく、ＰＣ２１から与えられた上記
時刻情報を使用して判断するので、各機器類の故障や異
常の発生時刻を１／１０００秒程度の分解能で正確にＣ
ＲＴ３の画面上に表示出来且つ複数の機器類に故障や異
常か発生したときに、これらの発生順序を正確にＣＲＴ
３の画面上に表示出来る。又、上記故障、異常の発生時
刻や故障、異常の発、生順序をＴＷ４を介してタイパ用
紙１３上に正確に打出すことができる。即ち、本発明に
従う一実施例によれば、原子カプラントにおける所内電
源喪失事故等の原子カプラントを構成する各種機器類の
多数が状態変化（正常−故障、異常）するようなケース
においても、これら各機器類の事故（故障、異常）時に
おける挙動を１／１０００秒程度の分解能で事故発生時
刻の表示及び発生した事故の順序付けをすることが可能
となり、事故原因や事故発生後の原子カプラントの挙動
を正確に運転員に告知することができる。更に、本発明
の一実施例に係る装置を導入することにより、原子カプ
ラントの安全性が向上するのみならず、事故対策等の事
後処理も効率的に行なえるようになった。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、記憶手段は、プ
ラント各部において発生した事象を示す情報とこの事象
が発生したときの時刻情報とを対応させて記憶しており
、認識手段は、記憶手段が記憶している上記発生した事
象に関する情報及び該事象発生時の時刻情報に基づきプ
ラント各部に発生した事象の内容と事象の発生時刻とを
認識することとしたので、原子カプラントにおける所内
電源喪失事故のようなプラント全体に大きな影響を及ぼ
す緊急度の高い事故を始め、想定し得るあらゆる故障の
発生に際して、上記各故障発生の時刻を１／１０００秒
程度の分解能で認識可能とすることによって、上記各故
障発生を示す信号変化の順序を正確に運転員に告知する
ことが可能なプラントの故障検出装置を提供することが
できる。

４・・・タイプライタ、８・・・ポンプ、９・・・常開
接点、１１・・・データリンク、１４・・・時刻カウン
タ、２１・・・プログラマブルコントローラ、２５・・
・ＰＩｌｏ、２６・・メモリ、２７・・・制御部。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に従うプラントの故障検出装
置が具現化されている制御部のプログラマブルコントロ
ーラの内部構成を示したブロック図、第２図は従来より
用いられており且つ本発明に係る原子カプラントを監視
、制御する制御部の全体的な構成を示したブロック図、
第３図は従来技術に従う原子カプラントを監視、制御す
る制御部のプログラマブルコントローラの内部構成を示
したブロック図、第４図は前記第３図にて示したＣＰＴ
Ｒのタイプライタによってタイバ用紙に打出された情報
を示した図である。 ２・・・上位計算機システム、３・・ＣＲＴ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プラント各部に発生した故障を検出するプラントの故障
   検出装置において、 前記プラント各部において或る事象が発生したときに前
   記事象の発生を示す情報と前記事象が発生したときの時
   刻情報とを対応させて記憶する記憶手段と、 前記記憶手段から対応させて出力された前記事象の発生
   を示す情報と前記事象が発生したときの時刻情報とを受
   けて、これら情報に基づきプラント各部に発生した事象
   の内容と前記事象の発生時刻とを認識する認識手段と、 を備えたことを特徴とするプラントの故障検出装置。