JPH0675603A - 中間値選択装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、３重化によって構成した回
路において、３つの信号のうち２つとも同時期に異常と
なった場合、被制御系を安全方向かつ安定に制御できる
中間値選択装置を得ることにある。 【構成】 本発明は、３系列の制御手段からの制御信号
を入力し、これら制御信号の中間値を出力する中間値選
択手段と、前記制御信号に対するあらかじめ定められた
範囲の最小値および最大値に相当する一定の信号を出力
するバイアス信号発生手段と、前記３系列の制御手段の
異常を検出するそれぞれの異常検出手段と、この異常検
出手段のいずれかの１系列あるいは２系列が動作したと
き、その異常が発生した制御手段の出力を切離し前記バ
イアス信号発生手段の出力を前記中間値選択手段へ入力
する切換手段とから成る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冗長化された３系列の
制御手段のうち中間値を選択して出力する中間値選択装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】制御システムは、制御装置の信頼性向上
を図るため制御回路に異常が生じても被制御系にその影
響が及ばないように制御回路または制御装置に冗長化を
図っている。冗長化として最近では３重化構成がある。
以下、図３のブロック図を参照して火力または原子力の
蒸気タービンへの蒸気流入量を調整する蒸気タービン制
御装置を例にとり説明する。

【０００３】蒸気流入量の調整は、蒸気が減弁の弁開度
を調整する。この制御は、開度指令値と実開度との差が
ゼロになるような一般的なフィードバック制御ループに
より行なう。ここで蒸気加減弁の安全方向は、弁閉方向
動作である。

【０００４】図３に示すように、指令Ａ信号作成器１と
指令Ｂ信号作成器２と指令Ｃ信号作成器３の出力信号
は、中間値選択器４に入力される。いずれかの指令信号
作成器が開方向または閉方向に異常信号を出力しても、
残りの２つの信号が正常であるから残りの２つのうちい
ずれか一方の信号が中間値選択器４によって被制御駆動
増幅器６へ出力される。したがって、被制御系７には何
ら変化を生じさせない。

【０００５】一方、実開度信号についても、実開度Ａ信
号作成器８、実開度Ｂ信号作成器９、および実開度Ｃ信
号作成器10のうちの１つが異常変化としても、指令値と
同様に、残りの２つの信号が正常であるから、残りの２
つのうちいずれか一方の信号が中間値選択器４′によっ
て加算器へフィードバックされる。したがって、被制御
系７には変化を生じさせない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、３重化
による中間値選択方式においても、３つのうち１つの系
列が異常となり、さらに続いて残りの２系列のうちの１
つが異常になった場合には、異常になった系列の異常方
向によっては被制御系が異常方向に制御される不具合が
ある。指令信号を例にとり説明する。図４は指令信号の
中間値選択装置のブロック図、図５は図４中の切換スイ
ッチ16の論理回路図である。

【０００７】指令Ａ信号作成器11が異常となると、図５
に示す信号Ａ−１ＵまたはＡ−１Ｄが動作し切換スイッ
チ16のＡ−２が動作し、指令Ａ信号作成器11の信号は切
離され、中間値選択器14への入力信号は閉バイアス信号
発生器15からの閉信号が入力される。

【０００８】ここで信号Ａ−１Ｕ、Ａ−１Ｄは図示され
ていない回路によって、指令Ａ信号作成器11の出力信号
が制御許容値である上限値又は下限値側に異常になった
ことを検出し動作する信号である。同様に、Ｂ−１Ｄ、
Ｂ−１Ｕは、指令Ｂ信号作成器12の出力信号が上限値又
は下限値側に異常になったことを検出し動作する信号で
あり、Ｃ−１Ｄ、Ｃ−１Ｕは、指令Ｃ信号作成器13の出
力信号が上限値又は下限値側に異常になったことを検出
し動作する信号である。

【０００９】前記閉バイアス信号発生器15からの閉信号
が中間値選択器14に入力されると、中間値選択器14の出
力は指令Ｂ信号作成器12または指令Ｃ信号作成器13のう
ちのいずれか低値側、即ち閉方向優先の信号となる。そ
してつぎに残りの指令Ｂ信号作成器17または指令Ｃ信号
作成器13のいずれか１つの信号がたとえば全開方向の異
常信号となっても、これら２つの低値側の信号を中間値
選択器14が出力するので、被制御系への異常変化は生じ
ない。しかし、残りの指令Ｂ信号作成器12または指令Ｃ
信号作成器13のいずれか１つの信号が全閉方向に異常と
なった場合、中間値選択器14後の指令出力は、弁開度全
閉に制御されることになる。弁閉方向は、蒸気タービン
制御装置の場合、安全方向であるのでタービン制御上は
何ら問題はない。しかし、タービン制御では、弁を閉方
向に制御し続けることは所望の発電機出力を得られなく
なることであり、最悪の場合、蒸気タービンを一且停止
させ異常部分を正常に戻すまで起動のできないこともあ
り、電力供給上、好ましくない。以上のように、３つの
系列のうち２系列とも同時期に異常になると、異常とな
る方向によっては被制御系が異常な方向に制御されてし
まう可能性があった。

【００１０】本発明の目的は、３重化によって構成した
回路において、３つの信号のうち２つとも同時期に異常
となった場合、被制御系を安全方向かつ安定に制御でき
る中間値選択装置を得ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、３系列の制御手段からの制御信
号を入力し、これら制御信号の中間値を出力する中間値
選択手段と、前記制御信号に対するあらかじめ定められ
た範囲の最小値および最大値に相当する一定の信号を出
力するバイアス信号発生手段と、前記３系列の制御手段
の異常を検出するそれぞれの異常検出手段と、この異常
検出手段のいずれかの１系列あるいは２系列が動作した
とき、その異常が発生した制御手段の出力を切離し前記
バイアス信号発生手段の出力を前記中間値選択手段へ入
力する切換手段とから成ることを特徴とする中間値選択
装置を提供する。

【００１２】

【作用】このように構成された装置においては、２系列
が異常になったとき、ひとつの異常系列に閉バイアスを
加えて殺し、他の異常系列に開バイアスを加えて殺すの
で、残った正常な１系列で安定な制御ができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１、および図２
を参照して説明する。図１は本発明に係る中間値選択装
置の一実施例を示すブロック図であり、図２は図１中の
切換スイッチ27の論理回路図である。

【００１４】指令Ａ信号作成器21から出力される第１の
制御信号ａが制御許容値である上限値または下限値側に
異常で第２の切換スイッチＢ−２と第３の切換スイッチ
Ｃ−２が動作していない時に動作する第１の切換スイッ
チＡ−２と、指令Ｂ信号作成器22から出力される第２の
制御信号ｂが制御許容値である上限値または下限値側に
異常で第１の切換スイッチＡ−２と第３の切換スイッチ
Ｃ−２が動作していない時に動作する第２の切換スイッ
チＢ−２と、指令Ｃ信号作成器23から出力される第３の
制御信号ｃが制御許容値である上限値または下限値側に
異常で第１の切換スイッチＡ−２と第２の切換スイッチ
Ｂ−２が動作していない時に動作する第３の切換スイッ
チＣ−２と、制御許容値である制御信号の最小値に相当
する一定信号を出力する閉バイアス信号発生器25と、第
２の切換スイッチＢ−２と第３の切換スイッチＣ−２の
いずれかの１つが動作している時であって、第１の制御
信号ａが制御許容値の下限側に異常である時に動作する
第４の切換スイッチＡ−３と、第１の切換スイッチＡ−
２と第３の切換スイッチＣ−２のいずれか１つが動作し
ている時であって第２の制御信号ｂが制御許容値の下限
側に異常である時に動作する第５の切換スイッチＢ−３
と、第１の切換スイッチＡ−２と第２の切換スイッチＢ
−２のいずれか１つが動作している時であって、第３の
制御信号ｃが制御許容値の下限側に異常である時に動作
する第６の切換スイッチＣ−３と、制御許容値である制
御信号の最大値に相当する一定信号を出力する開バイア
ス信号発生器26と、第１の制御信号ａと第２の制御信号
ｂと第３の制御信号ｃを入力し、上記３つの制御信号の
中間値を出力する中間値選択器24とを有し、この中間値
選択器24に入力する信号に該当する切換スイッチが動作
した時には該バイアス信号発生器25、26からの出力信号
を入力し、切換スイッチが不動作の時には該当の制御信
号を入力するように構成し、第１の切換スイッチＡ−
２、第２の切換スイッチＢ−２、第３の切換スイッチＣ
−２、第４の切換スイッチＡ−３、第５の切換スイッチ
Ｂ−３、および第６の切換スイッチＣ−３の全てが不動
作の時にはそれぞれの制御信号の中間値を出力し、第１
の切換スイッチＡ−２、第２の切換スイッチＢ−２、お
よび第３の切換スイッチＣ−２のうちいずれか１つが動
作した時には残りの２つの制御信号の低値優先の信号を
出力し、さらに続いて残りの２つの制御信号のうち１つ
が異常となっても、即ち第４の切換スイッチＡ−３、第
５の切換スイッチＢ−３、および第６の切換スイッチＣ
−３のいずれかが動作した時にも残りの１つの正常な制
御信号を選択して出力する。

【００１５】このように構成された装置においては、３
重化（３系列）の中間値選択する際、最初の１系列目が
異常の時、閉バイアスを加えて殺し、続いて２番目の２
系列目が異常になると開バイアスを加えて殺すので、最
悪、３重化制御の残りの１系列まで安定に制御を継続す
ることができる。この一実施例をさらに詳細に説明す
る。

【００１６】指令信号作成器は、第１の制御信号ａを出
力する指令Ａ信号作成器21、第２の制御信号ｂを出力す
る指令Ｂ信号作成器22、および第３の制御信号ｃを出力
する指令ｃ信号作成器23がある。それぞれの制御信号
は、正常時であれば等しい信号が出力されている。そし
て、それぞれの制御信号は、信号切離し時に動作する第
１から第６の切換スイッチＡ−２、Ｂ−２、Ｃ−２、Ａ
−３、Ｂ−３、およびＣ−３を介して中間値選択器24に
入力し、それぞれの制御信号のうちの中間値を選択して
出力する。また、前記第１、第２、第３の制御信号ａ、
ｂ、ｃを第１、第２、第３の切換スイッチＡ−２、Ｂ−
２、Ｃ−２により切離す場合は、切離すかわりに閉バイ
アス信号発生器25から閉バイアス信号を中間値選択器24
へ入力する。また、第１、第２、第３の制御信号ａ、
ｂ、ｃを第４、第５、第６の切換スイッチＡ−３、Ｂ−
３、Ｃ−３により切離す場合は、切離すかわりに開バイ
アス信号発生器26から開バイアス信号を中間値選択器24
へ入力する。

【００１７】また、第２の信号Ａ−１Ｄ、Ａ−１Ｕ、Ｂ
−１Ｄ、Ｂ−１Ｕ、Ｃ−１Ｄ、Ｃ−１Ｕは、図示されて
いない回路によって、指令Ａ信号作成器21、指令Ｂ信号
作成器22、指令Ｃ信号作成器23の出力信号が制御許容値
である下限値または上限値側に異常になったことを検出
し動作する信号である。異常検出の１例としては、指令
Ａ信号作成器21の出力信号と、中間値選択器24の出力信
号とを重圧比較器によって両者の信号差を監視比較し、
差が閉方向規定値（下限値）または開方向規定値（上限
値）以上に大きくなった時に、信号Ａ−１ＤまたはＡ−
１Ｕを動作させる。また、指令Ｂ信号作成器22と指令Ｃ
信号作成器23の出力信号も同様の方法で検出される。

【００１８】最初の指令信号が異常になると第１、第
２、第３の切換スイッチＡ−２、Ｂ−２、Ｃ−２のいず
れかが動作するが、２番目以降が異常になっても最初の
異常時に動作した切換スイッチ信号により、２番目以降
のスイッチの動作は阻止されている。

【００１９】２番目以降に制御信号が異常になると、第
４、第５、第６の切換スイッチＡ−３、Ｂ−３、Ｃ−３
のうち最初に異常になった系列以外の系の切換スイッチ
が動作する。このように、２番目以降の異常検出も可能
である。

【００２０】この実施例の装置は、３重化構成で１系列
目が異常となった時、即ち２重化と同じ状態になった時
でも残り２系列のうちのいずれの系が異常なのかを判別
し、最後の１系列運転まで被制御系を安定に制御でき
る。

【００２１】第１の制御信号ａが異常となり、信号Ａ−
１ＤまたはＡ−１Ｕが動作すると、第１の切換スイッチ
Ａ−２が動作し、第１の制御信号ａは切離され、中間値
選択器24への入力信号は閉バイアス信号発生器25からの
閉信号が入力される。このため、中間値選択器24の指令
出力は、第１または第２の制御信号ａ、ｂのうちのいず
れか低値側、即ち閉方向優先の信号となり、被制御系は
変化せず安定制御できる。この状態で残りの第２、第３
の制御信号ｂ、ｃのいずれか１つの信号が、たとえば全
開方向の異常信号となっても、これら２つの低値側の信
号を優先して出力するので、被制御系は変化せず、安定
制御できる。１系列が異常の状態で、逆に全閉方向の異
常信号になると、第５、第６の切換スイッチＢ−３また
はＣ−３が動作し、第２の制御信号ｂまたは、第３の制
御信号ｃの異常側の信号系は切離され、中間値選択器24
への入力信号は開バイアス信号発生器26から開信号が入
力される。このため、中間値選択器24の指令出力は、異
常でない残された最後の系の制御信号が出力されること
になり、この場合でも被制御系は安定制御を継続でき
る。

【００２２】また、最後に残された系の制御信号が異常
になることも考えられるが、この場合は３重化の３つの
系全てが異常になるケースであり、３重化の基本的な思
想から外れるので、このようなときには別の手法で制御
系を安全方向に制御される。

【００２３】以上、本実施例によれば、閉方向が被制御
系の安全方向としているために、最初の信号異常のバイ
アス信号を閉方向とし、２番目の信号異常を検出した時
のバイアス信号を開方向としたが、開方向が安全な場合
はそれぞれのバイアス信号を逆にすればよい。また、指
令信号ではなく実開度フィードバック信号の制御におい
ては、閉方向が安全とした場合でも最初のバイアス信号
は開方向とし、２番目のバイアス信号は閉方向とするこ
とで構成する。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、信号異常時には常に被
制御系を安全方向かつ安定に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る中間値選択装置の一実施例を示す
ブロック図である。

【図２】図１中の切換スイッチの論理回路図である。

【図３】指令系とフィードバック系に中間値選択装置を
用いた例を示すブロック図である。

【図４】従来の中間値選択回路のブロック図である。

【図５】図４中の切換スイッチの論理回路図である。

【符号の説明】

21…指令Ａ信号作成器、 22…指令Ｂ信号作成
器、23…指令Ｃ信号作成器、 24…中間値選択
器、25…閉バイアス信号発生器、 26…開バイアス
信号発生器、27…切換スイッチ、 ａ…第
１の制御信号、ｂ…第２の制御信号、 ｃ…
第３の制御信号、Ａ−２…第１の切換スイッチ、 Ｂ
−２…第２の切換スイッチ、Ｃ−２…第３の切換スイッ
チ、 Ａ−３…第４の切換スイッチ、Ｂ−３…第５の
切換スイッチ、 Ｃ−３…第６の切換スイッチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３系列の制御手段からの制御信号を入力
   し、これら制御信号の中間値を出力する中間値選択手段
   と、前記制御信号に対するあらかじめ定められた範囲の
   最小値および最大値に相当する一定の信号を出力するバ
   イアス信号発生手段と、前記３系列の制御手段の異常を
   検出するそれぞれの異常検出手段と、この異常検出手段
   のいずれかの１系列あるいは２系列が動作したとき、そ
   の異常が発生した制御手段の出力を切離し前記バイアス
   信号発生手段の出力を前記中間値選択手段へ入力する切
   換手段とから成ることを特徴とする中間値選択装置。