JPH0659702A - Multiplexing process control device - Google Patents

Multiplexing process control device

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Publication number
JPH0659702A
JPH0659702A JP23413992A JP23413992A JPH0659702A JP H0659702 A JPH0659702 A JP H0659702A JP 23413992 A JP23413992 A JP 23413992A JP 23413992 A JP23413992 A JP 23413992A JP H0659702 A JPH0659702 A JP H0659702A
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JP
Japan
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data
stage
output
storage
arithmetic
Prior art date
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Pending
Application number
JP23413992A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsuo Okuya
徹郎 奥谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0659702A publication Critical patent/JPH0659702A/en
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Abstract

PURPOSE:To always enable balancing regardless of the setting or unsetting of a process control by simplifying an arithmetic unit by providing a means for the balance independently from the arithmetic unit. CONSTITUTION:The output signals of each control device 1A, 1B, 1C are inputted in a selection means 2 and the selected signal are transmitted to a plant 3. A storage means 15 fetches the data from each arithmetic part of arithmetic means 4A, 4B, 4C in parallel and holds them for prescribed time. A selection means 7 fetches storage data except the final stage of the storage means 15, selects optinum data for every stage and outputs it to a storage means 14. The storage means 14 fetches the process input data from the plant 3 in the first stage, at the same time, fetches the seleted data outputted from the selection means 7 on and from the second stage to the final stage in parallel and stores the data as arithmetic input data. Thus, the arithmetic unit is simplified and balancing is always made possible regardless of the setting or unsetting of a process control.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、プロセスを制御する多
重化プロセス制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multiplexed process control device for controlling a process.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、信頼性が要求されるプロセス制御
装置では、システムの信頼度を向上させるために、多重
化されることが多い。多重化構成では2重化あるいは3
重化構成が一般に採用されるが、いずれの場合でも多重
化された制御装置の出力からいずれか1つの制御装置を
選択手段により選択し、その選択された出力信号により
プロセスを制御している。そして、現在選択中の制御装
置あるいは制御装置の出力信号が異常となつた場合に
は、選択手段により、他の制御装置の出力信号を選択し
てプロセスを制御することにより、プロセスの状態を正
常に維持できるようにしている。
2. Description of the Related Art In recent years, in process control devices that require reliability, they are often multiplexed in order to improve the reliability of the system. Duplex or 3 in the multiplex configuration
A duplex configuration is generally adopted, but in any case, one of the control devices is selected from the outputs of the multiplexed control devices by the selection means, and the process is controlled by the selected output signal. When the output signal of the currently selected control device or control device becomes abnormal, the output signal of another control device is selected by the selection means to control the process, thereby making the process state normal. I am able to maintain it.

【0003】ところで、この種の多重化プロセス制御装
置が、高い信頼性を保って動作するためには、万一、現
在選択中の制御装置あるいは制御装置の出力信号が異常
となり、選択手段が他の正常な制御装置の出力信号を選
択したときに他の正常な制御装置の出力信号の値が異常
となつた制御装置の出力信号の異常発生直前の値に等し
いことが前提としている。従って、この前提が充足され
なければ、選択手段が他の制御装置の出力信号を選択し
たときに、プロセスに大きな外乱を与えることになり、
必ずしもプロセスの状態を正常に維持できるとは限らな
い。
By the way, in order for this type of multiplex process control device to operate with high reliability, the control device currently selected or the output signal of the control device will become abnormal, and the selection means will not operate properly. It is assumed that when the output signal of the normal control device is selected, the value of the output signal of the other normal control device is equal to the value of the output signal of the abnormal control device immediately before the occurrence of the abnormality. Therefore, if this premise is not satisfied, when the selecting means selects the output signal of another control device, it causes a large disturbance to the process,
It is not always possible to keep the process state normal.

【0004】また、実際にプロセスを制御しているの
は、選択手段により選択されている制御装置であるか
ら、他の選択されていない制御装置は選択手段により選
択されている制御装置とは異なった状態にあり、制御装
置の出力信号が全て同じ状態であるとは限らない。さら
に、異常となった制御装置が正常に復帰しても演算内容
が他の正常な制御装置と異なり、制御装置の出力信号が
他の正常な制御装置の出力信号と同じでない可能性が充
分に考えられる。このような観点から、多重化プロセス
制御装置では、常に全ての制御装置の出力信号を一致
(以下説明では「バランス」という)させる手段を設け
ておく必要がある。
Further, since it is the control device selected by the selection means that actually controls the process, the other non-selected control devices are different from the control device selected by the selection means. The output signals of the control device are not all in the same state. Furthermore, even if the abnormal control unit returns to normal, the calculation contents differ from those of other normal control units, and it is possible that the output signal of the control unit may not be the same as the output signal of another normal control unit. Conceivable. From this point of view, it is necessary for the multiplex process control device to be provided with means for always matching the output signals of all control devices (hereinafter referred to as “balance”).

【0005】ここで、図6に従来の3重化プロセス制御
装置の構成を示し説明する。なお、図中同一構成の各部
や信号を区別して説明するためにA,B,Cなる活字を
付けている。
FIG. 6 shows the structure of a conventional triple process control device for explanation. In the figure, letters A, B, and C are attached in order to distinguish and explain each unit and signal having the same configuration.

【0006】図において、同一構成の3台の制御装置1
が設けられ、これら制御装置1の出力信号S1は選択手
段2に入力され、この選択手段2により、いずれか1つ
の出力信号S1が選択され、出力信号S2としてプラン
ト3へ出力される。
In the figure, three control devices 1 having the same configuration are shown.
Are provided, the output signals S1 of these control devices 1 are input to the selection means 2, and any one of the output signals S1 is selected by the selection means 2 and output to the plant 3 as the output signal S2.

【0007】また、プラント3から制御装置1にフィー
ドバック信号S3が入力され、制御装置1では、フィー
ドバック信号S3を演算する演算手段4と、演算手段4
へのフィードバック信号S3および演算された出力信号
S1を格納する記憶手段5が設けられている。さらに、
制御装置の出力信号S1を常時3重化された制御装置1
の間で一致させておくために、それぞれの演算手段4間
でバランス信号S4を互いに入出力するようにしてい
る。
Further, the feedback signal S3 is input from the plant 3 to the control device 1, and the control device 1 calculates the feedback signal S3 and the calculation means 4
A storage means 5 is provided for storing the feedback signal S3 to and the calculated output signal S1. further,
Control device 1 in which the output signal S1 of the control device is always tripled
In order to make them coincide with each other, the balance signal S4 is input and output between the respective calculation means 4.

【0008】次に、従来の3重化制御装置のバランス手
段について図7および図8を参照して説明する。
Next, the balance means of the conventional triple control apparatus will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

【0009】一般に、演算手段4には多くの演算回路が
含まれていることが多く、特に、積分演算、ラッチ(フ
リップフロップ)演算等、過去の状態を記憶しており、
その記憶状態によって現在の状態を決定するような演算
(記憶要素を有する演算)については、一旦、状態が3
重化された制御装置間で不一致となりバランスがとれな
くなると、その影響が将来にわたり残ってしまう。例え
ば、積分演算の今回の出力信号を出力信号(新)とする
と、次の式(1)で示される。
In general, the arithmetic means 4 often includes a large number of arithmetic circuits, and in particular, it stores past states such as integral operations and latch (flip-flop) operations.
For an operation (operation having a storage element) that determines the current state according to the storage state, once the state is 3
If the duplicated control units become inconsistent and unbalanced, their effects will remain in the future. For example, when the output signal of this time of the integration calculation is the output signal (new), it is expressed by the following equation (1).

【0010】[0010]

【数1】 出力信号(新)=出力信号(旧)+入力信号×積分ゲイン…………(1)[Equation 1] Output signal (new) = output signal (old) + input signal × integral gain ………… (1)

【0011】ここで、出力信号(旧):前回の演算によ
り得られた出力信号。
Here, output signal (old): output signal obtained by previous calculation.

【0012】上記出力信号(旧)の値は、制御装置1内
の記憶手段5内に記憶されている。従って、万一、1回
でもこの記憶内容が3重化された制御装置間で不一致と
なってしまうと、たとえ入力信号がバランスしていても
上記(1)式で演算される出力信号(新)の値は3重化
制御装置間でバランスできないことになる。この出力信
号(新)の値は、次回の演算では出力信号(旧)として
再び使用されるため、何らかの処理をしないと積分演算
手段6の出力信号はバランスしないことになり、記憶要
素を有する演算は、バランス手段にとって極めて重要な
ものである。
The value of the output signal (old) is stored in the storage means 5 in the control device 1. Therefore, in the unlikely event that the stored contents become inconsistent among the control devices that have been triplicated even once, even if the input signals are balanced, the output signal (new The value of) cannot be balanced among the triplex control devices. Since the value of this output signal (new) is used again as the output signal (old) in the next calculation, the output signal of the integral calculation means 6 will not be balanced unless some processing is performed, and a calculation having a storage element will be performed. Is of vital importance to the balancing instrument.

【0013】まず、積分演算の場合について図7によっ
て説明すれば、積分演算手段6により積分演算された出
力信号S6は記憶手段5に書き込まれると共に、バラン
ス信号S4として他の対応する演算手段4に出力してお
り、さらに、他の演算手段4からバランス信号S4が互
いに入力されている。これらの3つのバランス信号S4
を入力した演算手段4では、選択手段7によって1つの
バランス信号S4が選択され、出力信号S7として加算
手段8に出力される。
First, the case of the integral calculation will be described with reference to FIG. 7. The output signal S6 obtained by the integral calculation by the integral calculation means 6 is written in the storage means 5 and is also stored in the other corresponding calculation means 4 as the balance signal S4. In addition, the balance signal S4 is being input from the other calculating means 4 to each other. These three balance signals S4
In the calculating means 4 which has input, one balance signal S4 is selected by the selecting means 7 and output to the adding means 8 as an output signal S7.

【0014】加算手段8では、出力信号S7−出力信号
S6の出力がされ、記憶手段5から取り出された出力信
号S5と加算手段8により加算された信号が積分演算手
段6の入力信号とされる。選択手段7は選択手段2と同
様の選択機能を有し、例えば、選択手段2が制御装置1
の出力信号S1Aを選択していれば、選択手段7はバラ
ンス信号S4Aを選択している。これによって、選択手
段2により制御装置1の出力信号S1Aが選択されてい
るときには制御装置1Aの演算手段4Aでは出力信号S
7A=出力信号S6Aの関係が成立している。従って、
積分演算手段6Aの入力信号は次の式(2)で示され
る。
The addition means 8 outputs the output signal S7-output signal S6, and the output signal S5 fetched from the storage means 5 and the signal added by the addition means 8 are input to the integration calculation means 6. . The selection means 7 has the same selection function as the selection means 2, and for example, the selection means 2 is the control device 1.
If the output signal S1A is selected, the selecting means 7 selects the balance signal S4A. Thereby, when the output signal S1A of the control device 1 is selected by the selection means 2, the output signal S is output by the calculation means 4A of the control device 1A.
The relationship of 7A = output signal S6A is established. Therefore,
The input signal of the integral calculating means 6A is expressed by the following equation (2).

【0015】[0015]

【数2】 S5A+S7A−S6A=S5A+S6A−S6A=S5A………(2)## EQU00002 ## S5A + S7A-S6A = S5A + S6A-S6A = S5A ......... (2)

【0016】上記式により記憶手段5Aの出力信号S5
Aにより積分演算が行われたことになる。その後、制御
が整定した状態では、積分演算手段6の出力信号S6A
は殆ど変化しないから積分演算手段6Aの入力信号、つ
まり、記憶手段5の出力信号S5Aは、ほぼ零の状態が
保持される。これに対して、他の制御装置1、例えば、
制御装置1B内では積分演算手段6Bの入力信号は次の
式(3)の如くになる。
According to the above equation, the output signal S5 of the storage means 5A
It means that the integral calculation is performed by A. After that, in the state where the control is settled, the output signal S6A of the integral calculating means 6
Is almost unchanged, the input signal of the integration calculation means 6A, that is, the output signal S5A of the storage means 5 is maintained at a substantially zero state. On the other hand, another control device 1, for example,
In the control device 1B, the input signal of the integral calculation means 6B is as in the following expression (3).

【0017】[0017]

【数3】 S5B+S7B−S6B=S5B+S6A−S6B…………(3)## EQU00003 ## S5B + S7B-S6B = S5B + S6A-S6B .... (3)

【0018】上記式(3)の積分演算手段6Bの入力信
号の値を積分したのが出力信号S6Bとなるから出力信
号S6Bは、次の式(4)に示される。
Since the output signal S6B is obtained by integrating the value of the input signal of the integral calculating means 6B of the above equation (3), the output signal S6B is expressed by the following equation (4).

【0019】[0019]

【数4】 S6B=(S5B+S6A−S6B)/s……………(4)## EQU00004 ## S6B = (S5B + S6A-S6B) / s ... (4)

【0020】ここで、 s:ラプラス演算子 上記の式(4)により制御が整定した状態では、ラプラ
ス変換の最終値の定理から次の式(5)が成り立つ。
Here, s: Laplace operator When the control is settled by the above equation (4), the following equation (5) is established from the theorem of the final value of the Laplace transform.

【0021】[0021]

【数5】S6B=S5B+S6A……………(5)[Equation 5] S6B = S5B + S6A ……………… (5)

【0022】従って、仮に出力信号S5B=出力信号S
5Aであれば、前記したように出力信号S5Aは零であ
るから出力信号も零となり次の式(6)の関係が成立す
る。
Therefore, it is assumed that the output signal S5B = output signal S
If it is 5A, the output signal S5A is zero as described above, and therefore the output signal is also zero, and the relationship of the following expression (6) is established.

【0023】[0023]

【数6】S6B=S6A……………(6)[Equation 6] S6B = S6A ... (6)

【0024】このように、出力信号S5は一般に前段の
演算の結果であるから、前段の演算出力がバランスして
いれば以上に説明した手段を設けることにより積分演算
手段6の出力信号をバランスさせることができる。
As described above, since the output signal S5 is generally the result of the calculation in the preceding stage, if the calculation output of the preceding stage is balanced, the output signal of the integral calculating means 6 is balanced by providing the above-mentioned means. be able to.

【0025】次に、ラッチ演算の場合のバランス例を図
8を参照して説明する。
Next, an example of balance in the case of latch operation will be described with reference to FIG.

【0026】この例は、フリップフロップ回路で構成さ
れるラッチ演算手段10の出力信号S8を記憶手段5に
書き込むと共に、バランス信号S4として他の対応する
演算手段4へ出力するようにしている。ラッチ演算手段
10は出力信号S7とセット入力信号S9を入力するO
R回路11の出力信号とラッチ演算手段10のN0T回
路13を介して入力するAND回路12とからなってい
る。
In this example, the output signal S8 of the latch operation means 10 composed of a flip-flop circuit is written to the storage means 5 and is output to the other corresponding operation means 4 as the balance signal S4. The latch operation means 10 receives the output signal S7 and the set input signal S9 as O.
It is composed of an output signal of the R circuit 11 and an AND circuit 12 inputted through the N0T circuit 13 of the latch calculating means 10.

【0027】ここで、記憶手段5から取り出されたラッ
チ演算手段10のセット入力信号S9が″1″となった
とき、ラッチ演算手段10の出力信号S8が″1″にセ
ットされ、その後セット入力信号S9が″0″となって
も記憶手段5から取り出したラッチ演算リセット入力信
号S10が″1″になるまで保持される。例えば、選択
手段7により制御装置1A内のラッチ演算手段10の出
力信号S8Aが選択されている場合、制御装置1B内の
出力信号S8Bは、次の式(7)で示される。
Here, when the set input signal S9 of the latch calculating means 10 fetched from the storing means 5 becomes "1", the output signal S8 of the latch calculating means 10 is set to "1", and then set input. Even if the signal S9 becomes "0", it is held until the latch operation reset input signal S10 fetched from the storage means 5 becomes "1". For example, when the selection unit 7 selects the output signal S8A of the latch calculation unit 10 in the control device 1A, the output signal S8B in the control device 1B is expressed by the following equation (7).

【0028】[0028]

【数7】 [Equation 7]

【0029】従って、前段演算の出力であるセット入力
信号S9Bおよびラッチ演算リセット入力信号S10B
がバランスしている限り、S8B=S8Aとなり同様に
してS8C=S8Aとなり、必ず、ラッチ演算手段10
のラッチ演算リセット入力信号S10はバランスするこ
とになる。
Therefore, the set input signal S9B and the latch operation reset input signal S10B, which are the outputs of the preceding arithmetic operation,
Is balanced, S8B = S8A and similarly S8C = S8A.
The latch operation reset input signal S10 is balanced.

【0030】[0030]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た演算手段には、一般に、多くの演算回路が含まれ、か
つ、1つ演算回路をバランスさせるためには、その前段
の演算回路もバランスさせなければならないことから、
バランスのための回路が数多く必要であり、演算手段全
体の複雑化を招いていた。また、前段の演算回路が故障
等でバランスがとれなかったとき、その後に、前段の演
算回路がバランスしても次の演算回路がバランスするた
めには多くの時間を要するという問題があった。
However, the above-mentioned arithmetic means generally includes many arithmetic circuits, and in order to balance one arithmetic circuit, the arithmetic circuit in the preceding stage must be balanced. Because you have to
A large number of balancing circuits are required, and the overall calculation means is complicated. Further, there is a problem that when the arithmetic circuit in the previous stage is not balanced due to a failure or the like, even if the arithmetic circuit in the previous stage is balanced thereafter, it takes a lot of time for the next arithmetic circuit to be balanced.

【0031】このような複雑化を回避するためにバラン
ス回路を削減しようとしても、万一1つの演算回路がバ
ランスできないとその演算回路の出力信号を使用する他
の全ての演算回路に影響を与えるため演算回路毎のバラ
ンス回路の要否の判断が困難であって、回路設計上非常
に煩雑となっていた。さらに、図6および図7で説明し
た積分演算等、時定数を有する演算回路では、制御が整
定したときとき問題がないが、バランスがとれなくなっ
たときにはバランスが遅れるという問題があった。
Even if an attempt is made to reduce the number of balance circuits in order to avoid such complication, if one arithmetic circuit cannot be balanced, all other arithmetic circuits using the output signal of the arithmetic circuit are affected. Therefore, it is difficult to judge whether or not a balance circuit is necessary for each arithmetic circuit, which is very complicated in circuit design. Further, in the arithmetic circuit having a time constant such as the integral calculation described in FIGS. 6 and 7, there is no problem when the control is settled, but there is a problem that the balance is delayed when the balance is lost.

【0032】そこで、本発明は、演算回路を簡単化し、
演算回路の設計上の煩雑さを解消すると共に、プロセス
制御の整定状態にかかわらず常に完全なバランスが可能
な多重化プロセス制御装置を提供することを目的とす
る。
Therefore, the present invention simplifies the arithmetic circuit,
An object of the present invention is to provide a multiplex process control device which eliminates the complexity of the design of an arithmetic circuit and can always achieve perfect balance regardless of the settling state of process control.

【0033】[0033]

【課題を解決するための手段】本発明は、同一構成のm
個の制御装置からそれぞれ出力されるm個の出力信号の
いずれか1つを選択してプラント制御信号とする多重化
プロセス制御装置において、前記各制御装置がそれぞ
れ、n個の演算入力データを並列的に取り込んでそれぞ
れ所定の演算を行って出力するn段の演算部からなる演
算手段と、前記演算手段の各演算部からそれぞれ出力さ
れる各演算データをそれぞれ並列的に取り込んで所定期
間保持、出力するn段の記憶部からなる第1の記憶手段
と、前記第1の記憶手段の最終段を除く各段の記憶部か
らそれぞれ出力される記憶データを並列的に取り込んで
それぞれ各段ごとの(n−1)個の選択データを出力す
る選択手段と、プラントからのプロセス入力データを初
段に取り込むと同時に前記選択手段から出力される(n
−1)個の選択データを2段目以降最終段までに並列的
に取り込み前記演算手段に前記n個の演算入力データと
して出力する第2の記憶手段と、から構成されると共
に、前記選択手段が、前記m個の制御装置の各第1の記
憶手段の最終段を除く各段の各記憶部からそれぞれ出力
される各段ごとの記憶データを同時に並列的に取り込ん
でそれぞれ各段ごとの最適なデータを選択して前記選択
データとして出力する(n−1)段の選択部からなる一
方、前記m個の第1の記憶手段の各最終段から出力され
るm個の記憶データを取り込み最適データを制御データ
として前記プラントに出力する第2の選択手段とを設け
るようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has the same configuration as m.
In a multiplexed process control device for selecting any one of m output signals output from each of the control devices as a plant control signal, each control device parallels n operation input data in parallel. Processing means which comprises n stages of processing portions which are sequentially fetched and perform predetermined computations, and respective computation data which are respectively output from the respective computation portions of the computation means are fetched in parallel and held for a predetermined period, The storage data output from the first storage unit including the storage unit of n stages for outputting and the storage data output from the storage unit of each stage except the final stage of the first storage unit are fetched in parallel, and the storage data of each stage is acquired. Selection means for outputting (n-1) pieces of selection data and process input data from the plant are taken into the first stage, and at the same time, output from the selection means (n
-1) second storage means for taking in the selection data in parallel from the second stage to the final stage and outputting the same to the arithmetic means as the n arithmetic input data, and the selecting means However, the storage data for each stage output from each storage unit of each stage other than the final stage of each first storage unit of the m control devices are simultaneously taken in parallel to optimize each stage. And (m-1) stages of selection units for selecting different data and outputting the selected data as the selected data, while optimally taking in m stored data output from each final stage of the m first storage means. Second selection means for outputting data to the plant as control data is provided.

【0034】[0034]

【作用】上記構成により、n段の演算部からなる演算手
段はn個の演算入力データを並列的に取り込んでそれぞ
れ所定の演算を行って出力する。n段の記憶部からなる
第1の記憶手段では演算手段の各演算部からそれぞれ出
力される各演算データをそれぞれ並列的に取り込んで所
定期間保持する。第1の選択手段は第1の記憶手段の最
終段を除く各段の記憶部からそれぞれ出力される記憶デ
ータを並列的に取り込んでそれぞれ各段ごとの(n−
1)個の選択データを出力する。第2の記憶手段では、
プラントからのプロセス入力データを初段に取り込むと
同時に第1の選択手段から出力される(n−1)個の選
択データを2段目以降最終段までに並列的に取り込み演
算手段にn個の演算入力データとして入力する。第1の
選択手段は、m個の制御装置の各第1の記憶手段の最終
段を除く各段の各記憶部からそれぞれ出力される各段ご
との記憶データを同時に並列的に取り込んでそれぞれ各
段ごとの最適なデータを選択して選択データとして第2
の記憶手段へ出力する。第2の選択手段は、m個の第1
の記憶手段の各最終段から出力されるm個の記憶データ
を取り込み最適データを制御データとしてプラントに出
力する。従って、制御装置の各々に設けられる第2の記
憶手段に記憶された各々の演算入力データは最適なデー
タが選択されているから演算された演算データがバラン
スし、プロセスの制御の整定や非整定状態に関係なくバ
ランスすることができる。また、バランス手段は各々の
演算部毎に設ける必要がなく、バランス手段が簡略化さ
れる。
With the above-described structure, the arithmetic means composed of the n-stage arithmetic unit fetches n arithmetic input data in parallel, performs a predetermined arithmetic operation and outputs the arithmetic operation data. In the first storage means composed of n stages of storage sections, the respective calculation data output from the respective calculation sections of the calculation means are fetched in parallel and held for a predetermined period. The first selection means fetches in parallel the storage data output from the storage sections of the respective stages except the final stage of the first storage means, and stores (n-
1) Output selection data. In the second storage means,
At the same time that the process input data from the plant is taken in to the first stage, (n-1) pieces of selection data output from the first selecting means are taken in parallel from the second step to the last step, and n operations are performed in the calculating means. Input as input data. The first selecting means simultaneously acquires in parallel the storage data of each stage output from each storage unit of each stage except the final stage of each first storage unit of the m number of control devices and parallelizes them respectively. Select the optimum data for each stage and select it as the second data.
To the storage means of. The second selection means is the m first
The m storage data output from each final stage of the storage means is taken in and the optimum data is output to the plant as control data. Therefore, since the optimum data is selected for the respective operation input data stored in the second storage means provided in each of the control devices, the calculated operation data is balanced, and settling or non-settling of process control is performed. It can be balanced regardless of the condition. Further, it is not necessary to provide the balancing means for each computing unit, and the balancing means is simplified.

【0035】[0035]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0036】図1は、本発明の一実施例を示す多重化プ
ロセス制御装置の構成図である。図中、3台の制御装置
1は同一構成で、演算手段4と選択手段7と記憶手段1
4と記憶手段15とからなっている。各制御装置1のそ
れぞれの演算手段4からの3つの出力信号S1は、選択
手段2に入力し、この選択手段2によって一つの出力信
号S2をプラント3へ出力するようにしており、プラン
ト3からは、フィードバック信号S3を各制御装置1の
それぞれの記憶手段14に入力するようにしている。
FIG. 1 is a block diagram of a multiplexing process control device showing an embodiment of the present invention. In the figure, the three control devices 1 have the same configuration, and the calculation means 4, the selection means 7, and the storage means 1
4 and storage means 15. The three output signals S1 from the respective calculation means 4 of each control device 1 are input to the selection means 2, and one output signal S2 is output to the plant 3 by this selection means 2, and from the plant 3 Inputs the feedback signal S3 to the respective storage means 14 of each control device 1.

【0037】ここで、演算手段4は各演算入力データを
並列的に取り込んでそれぞれ所定の演算を行って出力す
る複数段の演算部からなっている。記憶手段15は、演
算手段4の各演算部からそれぞれ出力される各演算デー
タをそれぞれ並列的に取り込んで所定期間保持、出力す
る複数段の記憶部からなっている。選択手段7は記憶手
段15の最終段を除く各段の記憶部からそれぞれ出力さ
れる記憶データを並列的に取り込んでそれぞれ各段ごと
の記憶データを同時に並列的に取り込んでそれぞれ各段
ごとの最適なデータを選択して選択データとして記憶手
段14へ出力する複数段の選択部からなる。記憶手段1
4は、プラント3からのプロセス入力データを初段に取
り込むと同時に選択手段7から出力される選択データを
2段目以降最終段までに並列的に取り込み演算入力デー
タとして記憶する。選択手段2は記憶手段15の各最終
段から出力される3個の記憶データを取り込み最適デー
タを制御データとしてプラント3に出力する。
Here, the calculation means 4 is composed of a plurality of stages of calculation units which take in the respective calculation input data in parallel, perform the respective predetermined calculations and output them. The storage unit 15 is composed of a plurality of stages of storage units that respectively take in the respective operation data output from the respective operation units of the operation unit 4 in parallel and hold and output them for a predetermined period. The selecting means 7 takes in the stored data output from the storages of the respective stages other than the final stage of the storage means 15 in parallel, simultaneously takes in the stored data of each stage in parallel, and optimizes each stage. It is composed of a plurality of stages of selection units that select various data and output the selected data to the storage unit 14. Storage means 1
At the same time, the process input data from the plant 3 is fetched into the first stage, and at the same time, the selection data output from the selecting means 7 is fetched in parallel from the second stage to the final stage and stored as operation input data. The selection means 2 takes in three pieces of stored data output from each final stage of the storage means 15 and outputs the optimum data to the plant 3 as control data.

【0038】上記構成で、例えば、制御装置1Aの出力
信号S1Aが選択手段2により選択されたとして、図2
を参照して説明すると、選択手段2から、1つの出力信
号S1Aが出力信号S2として、プラント3へ出力され
る。
With the above configuration, assuming that the output signal S1A of the control device 1A is selected by the selection means 2, for example, FIG.
The output signal S1A is output from the selection means 2 to the plant 3 as the output signal S2.

【0039】一方、プラント3からのフィードバック信
号S3は、制御装置1Aの記憶手段14Aへ入力データ
として更新記憶される。演算手段4Aは、n段からなる
演算部1〜nにより並列的に記憶手段14Aの各々の演
算入力データを所定の周期内に前段から後段へ順次取り
込み所定の演算をして、各々の演算データを記憶手段1
5Aに記憶すると共に、最終段の演算部nの演算データ
を出力信号として選択手段2へ出力する。演算手段4A
の全ての演算が終了すると、記憶手段15Aに記憶され
た各々の演算データは選択手段7Aへ選択データとして
出力される。選択手段7Aは、各段毎の選択データから
最適なデータを選択して記憶手段14Aへ出力する。こ
のとき、制御装置1B,1Cにおいても同様に、記憶手
段15Aに記憶された各段の演算データが選択手段7
B,7Cから記憶手段14B,14Cへ入力されて前回
の各々の演算入力データが更新記憶される。
On the other hand, the feedback signal S3 from the plant 3 is updated and stored as the input data in the storage means 14A of the control device 1A. The arithmetic unit 4A sequentially takes in the arithmetic input data of the storage unit 14A from the preceding stage to the succeeding stage within a predetermined cycle in parallel by the arithmetic units 1 to n each including n stages, and performs a predetermined arithmetic operation to obtain each arithmetic data. Storage means 1
5A is stored, and the arithmetic data of the arithmetic unit n at the final stage is output to the selecting means 2 as an output signal. Computing means 4A
When all the calculations are completed, each calculation data stored in the storage means 15A is output to the selection means 7A as selection data. The selection means 7A selects the optimum data from the selection data for each stage and outputs it to the storage means 14A. At this time, also in the control devices 1B and 1C, similarly, the calculation data of each stage stored in the storage unit 15A is selected by the selection unit 7.
The data B and 7C are input to the storage means 14B and 14C to update and store the previous calculation input data.

【0040】すなわち、図3に示すように時刻t1〜時
刻t2の所定の周期内に各々の演算手段4A、4B、4
Cが記憶手段14A、14B、14Cの各々の演算入力
データを並列的に取り込み所定の演算をして、各々の演
算データを記憶手段15A、15B、15Cに記憶する
と共に、最終段の演算手段nの演算出力データを出力信
号として選択手段2へ出力する。次に、時刻t2〜時刻
t3の時間内に三つの記憶手段15の各々の演算データ
内で各段毎に最適なデータが選択され記憶手段14の次
段の各々の演算入力データとして前回の演算入力データ
を記憶更新する。
That is, as shown in FIG. 3, each of the arithmetic means 4A, 4B, 4 within a predetermined period from time t1 to time t2.
C parallelly takes in the operation input data of each of the storage means 14A, 14B, 14C, performs a predetermined operation, stores each operation data in the storage means 15A, 15B, 15C, and the operation means n at the final stage. The calculated output data of is output to the selection means 2 as an output signal. Next, within the time period from time t2 to time t3, the optimum data for each stage is selected from the respective operation data of the three storage means 15, and the previous operation is performed as the operation input data of the next stage of the storage means 14. Store and update input data.

【0041】次に、本発明を積分演算手段に適用した図
4を参照して説明する。
Next, the present invention will be described with reference to FIG.

【0042】ここで、積分演算手段6では、記憶手段1
4Aの出力信号S5を積分演算して、出力信号S6とす
るが、この出力信号S6は前記式(1)と同様に次の式
(8)で示される。
Here, in the integral calculation means 6, the storage means 1
The output signal S5 of 4A is integrated to obtain an output signal S6. This output signal S6 is expressed by the following equation (8) as in the above equation (1).

【0043】[0043]

【数8】 S6(新)=S6(旧)+S5×積分ゲイン……………(8)## EQU00008 ## S6 (new) = S6 (old) + S5.times.integral gain ... (8)

【0044】積分演算の場合、入力データとは、S6
(旧)およびS5であり、出力データとはS6(新)で
ある。従って、本実施例では、S6(旧)およびS5は
記憶手段14に記憶されたデータに対応する記憶手段1
4の中のデータは前回の演算が終了した段階で選択手段
7の出力信号S7のデータで書換えられている。
In the case of integral calculation, the input data is S6
(Old) and S5, and the output data is S6 (new). Therefore, in this embodiment, S6 (old) and S5 correspond to the data stored in the storage means 14
The data in 4 is rewritten with the data of the output signal S7 of the selecting means 7 at the stage when the previous calculation is completed.

【0045】例えば、選択手段7が制御装置1Aを選択
していれば、次の関係式(9)と(10)とが成立す
る。
For example, if the selecting means 7 selects the control device 1A, the following relational expressions (9) and (10) are established.

【0046】[0046]

【数9】S6(旧)=S6A(旧)…………(9) S5=S5A…………………(10)[Formula 9] S6 (old) = S6A (old) ………… (9) S5 = S5A ……………… (10)

【0047】従って、上記式(9)、(10)から、例
えば、制御装置1B内では次の関係式(11)が成立す
る。
Therefore, from the above equations (9) and (10), for example, the following relational equation (11) is established in the control device 1B.

【0048】[0048]

【数10】 S6(新)=S6B(旧)+S5B×積分ゲイン =S6A(旧)+S5A×積分ゲイン =S6A(新)……………(11)[Equation 10] S6 (new) = S6B (old) + S5B × integral gain = S6A (old) + S5A × integral gain = S6A (new) ………… (11)

【0049】また、同様にしてS6C(新)=S6A
(新)となり、多重化プロセス制御装置内の各演算出力
はバランスすることになる。
Similarly, S6C (new) = S6A
(New), and the arithmetic outputs in the multiplex process controller are balanced.

【0050】ところで、本実施例で重要な点は、入力信
号S5は前段の演算の出力信号そのものではなく、前段
の演算手段の前回制御演算出力データの3つの内から1
つを選択したデータであるという点である。従って、前
段の演算結果からバランスが取れず、仮に、入力信号S
5B(新)が入力信号S5A(新)と等しくなくなった
ズレのあるデータが、そのまま記憶手段14の出力信号
S5となることはない。この場合に、前段の選択手段7
により選択された同じデータ、すなわち、入力信号S5
B(旧)=入力信号S5A(旧)となるS5が使用され
るという点である。これにより、前段の演算のバランス
状態に関係なく本演算手段のバランスが保証されること
になる。
By the way, the important point in this embodiment is that the input signal S5 is not the output signal itself of the operation of the previous stage, but one of the three output data of the previous control operation of the operation means of the previous stage.
This is the point that the data is the one selected. Therefore, the balance is not obtained from the calculation result of the previous stage, and if the input signal S
5B (new) is not equal to the input signal S5A (new), and the shifted data does not become the output signal S5 of the storage means 14 as it is. In this case, the selection means 7 in the previous stage
The same data selected by, that is, the input signal S5
B (old) = input signal S5A (old) S5 is used. As a result, the balance of the calculation means is guaranteed regardless of the balance state of the calculation at the preceding stage.

【0051】次に、ラッチ(フリップフロップ)演算に
本発明を適用した例を図5を参照して説明する。
Next, an example in which the present invention is applied to a latch (flip-flop) operation will be described with reference to FIG.

【0052】ラッチ演算手段10のセット入力信号S
9、ラッチ演算リセット入力信号S10、ラッチ演算手
段10の出力信号S8とすると、本演算手段では次の関
係式(12)が成立する。
Set input signal S of the latch calculating means 10
9, the latch operation reset input signal S10 and the output signal S8 of the latch operation means 10 are satisfied, the following relational expression (12) is established in this operation means.

【0053】[0053]

【数11】 [Equation 11]

【0054】本演算では、入力データはS8(旧)、S
9、S10であり、出力データはS8(新)である。従
って、S8(旧)、S9、S10は第1の記憶手段14
のデータに対応し、前回の演算が終了した時点で選択手
段7の出力信号S7のデータで書換えられている。
In this calculation, the input data is S8 (old), S8
9 and S10, and the output data is S8 (new). Therefore, S8 (old), S9, and S10 are the first storage means 14
The data of the output signal S7 of the selecting means 7 is rewritten at the time when the previous calculation is completed.

【0055】例えば、選択手段7が制御装置1Aを選択
していれば、次の関係式(13)と(14)と(15)
とが成立する。
For example, if the selecting means 7 selects the control unit 1A, the following relational expressions (13), (14) and (15) are obtained.
And are established.

【0056】[0056]

【数12】S8(旧)=S8A(旧)…………(13) S9 =S9A…………………(14) S10 =S10A………………(15)[Equation 12] S8 (old) = S8A (old) ………… (13) S9 = S9A ……………… (14) S10 = S10A ………… (15)

【0057】よって、例えば、制御装置1B内では、次
の関係式(16)が成立する。
Therefore, for example, the following relational expression (16) is established in the control device 1B.

【0058】[0058]

【数13】 [Equation 13]

【0059】このように演算手段の出力はバランスする
ことになる。また、前段の演算手段の出力であるS9お
よびS10もバランスされた結果を用いているため、前
段の演算のバランス状態に関係なく次段の本演算による
バランス手段を保証することができることは前述したと
同様である。
In this way, the outputs of the calculation means are balanced. Further, since the outputs of the arithmetic means of the previous stage S9 and S10 also use the balanced result, it is possible to guarantee the balance means by the main arithmetic operation of the next stage regardless of the balance state of the arithmetic operation of the previous stage. Is the same as.

【0060】本実施例によれば、演算回路の個々にバラ
ンス回路を付加することなく、演算回路と独立したバラ
ンス回路により多重化制御装置間のバランスを取ること
が可能となる。演算回路の設計にあたっては個々にバラ
ンス回路を設計する必要はなく、単に各演算回路の入出
力データを記憶するそれぞれ記憶手段14および記憶手
段15を設ければよい。一般に、1つの演算の出力
(X)が他の演算の入力(Y)に接続する場合には、X
とYは同一の記憶手段に割り当てるが、本実施例では、
Xを1の記憶回路、Yを他の記憶回路に割り当てるとい
う点が通常の演算と異なる。このように、個々にバラン
ス回路を付加する必要がないため、演算そのものを簡単
にでき演算回路が多くの演算を含む場合には、特に効果
が大きい。
According to this embodiment, it is possible to balance the multiplex control devices by the balance circuit independent of the arithmetic circuit without adding the balance circuit to each arithmetic circuit. In designing the arithmetic circuits, it is not necessary to individually design the balance circuits, and it suffices to simply provide the storage means 14 and the storage means 15 for storing the input / output data of each arithmetic circuit. Generally, if the output (X) of one operation is connected to the input (Y) of another operation, then X
And Y are assigned to the same storage means, but in the present embodiment,
It differs from a normal operation in that X is assigned to one storage circuit and Y is assigned to another storage circuit. As described above, since it is not necessary to add a balance circuit individually, the calculation itself can be simplified and the effect is particularly great when the calculation circuit includes many calculations.

【0061】また、バランス手段そのものが前段の演算
がバランスしているか否かに関係なく有効であるため、
一つの演算出力が他の演算の入力に連鎖的に接続されて
いるような場合には、最終段の演算のみバランス回路を
適用すればよいため、バランス回路を適用する演算の数
そのものを減らすことも可能であり、かつ、それも従来
に比べ極めて容易に実現できる。さらに、積分演算等、
時定数を有する演算では、バランスするため制御が整定
しているという条件が不要なため、どのようなときでも
バランスが可能である。
Further, since the balancing means itself is effective regardless of whether or not the calculation in the preceding stage is balanced,
When one operation output is connected to the input of another operation in a chain, it is only necessary to apply the balance circuit to the operation at the final stage, so reduce the number of operations to which the balance circuit is applied. It is also possible, and it can be realized very easily compared with the conventional one. In addition, integration calculation, etc.
The calculation having the time constant does not require the condition that the control is settled in order to achieve the balance, so that the balance can be achieved at any time.

【0062】なお、本実施例の説明では、3重化を例に
して説明したが、本発明は2重化等、3重化以外の多重
化された制御装置にもそのまま適用可能である。また、
バランスを行う演算回路として積分回路およびラッチ
(フリップフロップ)回路を例に説明したが、他の演算
回路についてもそのまま適用可能である。また、記憶手
段、14、記憶手段15は、その格納するデータ上で区
別したものであり、同一の記憶手段であってもデータを
格納するエリアが異なっていればよい。
In the description of the present embodiment, triplexing has been described as an example, but the present invention can be applied as it is to a multiplexed control device other than triplexing. Also,
Although the integration circuit and the latch (flip-flop) circuit have been described as examples of the arithmetic circuit for performing the balance, the present invention can be applied to other arithmetic circuits as they are. Further, the storage means, 14 and the storage means 15 are different from each other in terms of the data to be stored, and even if they are the same storage means, the areas for storing the data may be different.

【0063】[0063]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、バ
ランスのための手段を演算手段と独立に設けるようにし
たから、演算手段が簡略化される。また、プロセス制御
の整定、非整定状態にかかわらず、常にバランスするこ
とができる。
As described above, according to the present invention, the balancing means is provided independently of the computing means, so that the computing means is simplified. Further, the balance can always be achieved regardless of the settling or non-stabilizing state of the process control.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す多重化プロセス制御装
置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a multiplexing process control device showing an embodiment of the present invention.

【図2】図1の制御装置の一部作用を示す説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a partial operation of the control device of FIG.

【図3】図1の動作タイミングを示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing operation timings in FIG. 1.

【図4】図1の制御装置に積分演算手段を適用した例を
示す説明図である。
4 is an explanatory diagram showing an example in which integral calculation means is applied to the control device of FIG.

【図5】図1の制御装置にラッチ演算手段を適用した例
を示す説明図である。
5 is an explanatory diagram showing an example in which a latch calculation means is applied to the control device of FIG.

【図6】従来の多重化プロセス制御装置を示す構成図で
ある。
FIG. 6 is a block diagram showing a conventional multiplexing process control device.

【図7】図6の制御装置に積分演算手段を適用した例を
示す図4に対応する説明図である。
7 is an explanatory diagram corresponding to FIG. 4, showing an example in which integral calculation means is applied to the control device of FIG.

【図8】図6の制御装置にラッチ演算手段を適用した例
を示す図5に対応する説明図である。
8 is an explanatory diagram corresponding to FIG. 5, showing an example in which a latch calculation means is applied to the control device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御装置 2 選択手段 3 プラント 4 演算手段 6 積分演算手段 7 選択手段 10 ラッチ演算手段 14 記憶手段 15 記憶手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 control device 2 selection means 3 plant 4 calculation means 6 integration calculation means 7 selection means 10 latch calculation means 14 storage means 15 storage means

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同一構成のm個の制御装置からそれぞれ
出力されるm個の出力信号のいずれか1つを選択してプ
ラント制御信号とする多重化プロセス制御装置におい
て、 前記各制御装置がそれぞれ、 n個の演算入力データを並列的に取り込んでそれぞれ所
定の演算を行って出力するn段の演算部からなる演算手
段と、 前記演算手段の各演算部からそれぞれ出力される各演算
データをそれぞれ並列的に取り込んで所定期間保持、出
力するn段の記憶部からなる第1の記憶手段と、 前記
第1の記憶手段の最終段を除く各段の記憶部からそれぞ
れ出力される記憶データを並列的に取り込んでそれぞれ
各段ごとの(n−1)個の選択データを出力する第1の
選択手段と、 プラントからのプロセス入力データを初段に取り込むと
同時に前記第1の選択手段から出力される(n−1)個
の選択データを2段目以降最終段までに並列的に取り込
み前記演算手段に前記n個の演算入力データとして出力
する第2の記憶手段と、 から構成されると共に、 前記選択手段が、前記m個の制御装置の各第1の記憶手
段の最終段を除く各段の各記憶部からそれぞれ出力され
る各段ごとの記憶データを同時に並列的に取り込んでそ
れぞれ各段ごとの最適なデータを選択して前記選択デー
タとして出力する(n−1)段の選択部からなる一方、 前記m個の第1の記憶手段の各最終段から出力されるm
個の記憶データを取り込み最適データを制御データとし
て前記プラントに出力する第2の選択手段とを備えてい
ることを特徴とする多重化プロセス制御装置。
1. A multiplexed process control device for selecting any one of m output signals respectively output from m control devices having the same configuration as a plant control signal, wherein each of the control devices is , Arithmetic processing means comprising n stages of arithmetic operation units for taking in n arithmetic operation input data in parallel, performing predetermined arithmetic operations and outputting the arithmetic operation data, and arithmetic operation data output from the arithmetic operation units of the arithmetic operation means, respectively. A first storage unit including n stages of storage units that capture in parallel and hold and output for a predetermined period, and storage data output from the storage units of each stage other than the final stage of the first storage unit in parallel First selecting means for selectively capturing and outputting (n-1) selection data for each stage, and process input data from the plant is first captured at the same time as the first selection means. Second storage means for taking in (n-1) pieces of selection data output from the second stage in parallel from the second step to the last step and outputting the same as the n pieces of operation input data to the operation means. At the same time, the selecting means simultaneously fetches in parallel the storage data for each stage output from each storage unit of each stage except the final stage of each first storage unit of the m control devices. In (n-1) stages of selecting section for selecting the optimum data for each stage and outputting as the selected data, m output from each final stage of the m first storage means.
A second process selecting device which takes in individual stored data and outputs the optimum data as control data to the plant.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016081329A (en) * 2014-10-17 2016-05-16 三菱日立パワーシステムズ株式会社 Multiplexing control device, multiplexing control method, equipment control system and equipment control method

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