JPH0830962B2 - Hierarchical high reliability device - Google Patents

Hierarchical high reliability device

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JPH0830962B2
JPH0830962B2 JP60072255A JP7225585A JPH0830962B2 JP H0830962 B2 JPH0830962 B2 JP H0830962B2 JP 60072255 A JP60072255 A JP 60072255A JP 7225585 A JP7225585 A JP 7225585A JP H0830962 B2 JPH0830962 B2 JP H0830962B2
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JP
Japan
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control
control device
level
hierarchical
high reliability
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英之 佐藤
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Hitachi Ltd
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B9/00Safety arrangements
    • G05B9/02Safety arrangements electric
    • G05B9/03Safety arrangements electric with multiple-channel loop, i.e. redundant control systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Safety Devices In Control Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、火力又は原子力発電所の制御装置に係り、
特に低価格で高信頼を得るのに好適な階層型高信頼化装
置に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a control device for a thermal power plant or a nuclear power plant,
In particular, the present invention relates to a hierarchical high reliability device suitable for obtaining high reliability at a low price.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

火力又は原子力発電所において、プラントの稼動率を
向上させることは、発電コスト低減のために必要不可欠
である。特に制御装置のハードウエア又はシステムの不
良が原因でプラントを停止させ、稼動率を低下すること
はできる限り防がねばならない。
In a thermal power plant or a nuclear power plant, improving the plant operation rate is indispensable for reducing the power generation cost. In particular, it is necessary to prevent the plant from shutting down and lowering the operating rate due to defective hardware of the control device or system, as much as possible.

一般に、稼動率を向上させるにはハードウエアの部品
を選定し、品質の高いものを使用して信頼性を向上させ
る方法と、システムを多重化,冗長化し、システム的に
向上させる方法とがある。
Generally, in order to improve the operating rate, there are a method of selecting hardware parts and using a high quality one to improve the reliability, and a method of multiplexing and making the system redundant and improving the system. .

部品レベルの信頼性向上には限界があるから、システ
ム的に向上させないと高信頼性を得ることはできない。
システム的に向上させるには手動バツクアツプ方式,待
期2重化方式,3重化方式等が一般的に良く採用されてい
る。しかしながら、多重化すればする程信頼性は向上す
るが、その分コストも上昇し、経済的ではない。
There is a limit to the improvement of reliability at the component level, so high reliability cannot be obtained unless systematically improved.
In order to improve the system, the manual backup system, the waiting duplex system, and the triplicate system are generally well adopted. However, the more multiplexed, the higher the reliability, but the cost also increases accordingly, which is not economical.

その辺の事情を第5図と第6図に示した従来例により
説明する。第5図は原子力発電所において従来技術によ
り多重化された給水制御系のブロツク図であり、第6図
は第5図従来例における実行時間を示す図である。Aレ
ベルは、プロセス計算機によるプラントの自動化等の制
御をBレベルの制御装置へ指令する。Bレベルの制御装
置は、給水制御装置であるが、原子炉の水位と、主蒸気
流量及び給水流量等のプロセス信号とにより3要素制御
を行う。給水制御装置は、制御対象に最も近い制御装置
Cレベルに演算結果を送り、Cレベルの制御装置で最終
的に制御対象に制御信号を与える。この様な3階層の制
御構成において、信頼性をシステム的に向上させる一般
的な方法は、それぞれの制御装置を2重又は3重にする
ことである。第5図において、A,B,Cブロツクの左上に
少し見えているブロツクは、それぞれが2重化されてい
ることを表している。
The situation on that side will be described with reference to the conventional example shown in FIGS. FIG. 5 is a block diagram of a water supply control system multiplexed by a conventional technique in a nuclear power plant, and FIG. 6 is a diagram showing execution time in the conventional example of FIG. The A level instructs the B level control device to perform control such as plant automation by the process computer. The B-level control device, which is a water supply control device, performs three-element control based on the reactor water level and process signals such as the main steam flow rate and the feed water flow rate. The water supply control device sends the calculation result to the control device C level closest to the control target, and finally the C level control device gives a control signal to the control target. In such a three-layer control configuration, a general method of improving reliability systematically is to make each control device double or triple. In FIG. 5, the blocks slightly visible in the upper left of the A, B, and C blocks indicate that each block is duplicated.

しかしながら、多重化すればする程コストは上昇し経
済的でない。又、階層構成である程伝送に費す時間が長
くなり、演算速度を遅くすることになる。特にデイジタ
ル演算の方法では、サンプリング周期は、制御可否を決
める最大要因である。一般的に、制御対象の応答時間よ
り1ケタ以上短いサンプリング周期を持てば、アナログ
演算装置とほほ同等の制御が可能である。このため、サ
ンプリング周期を短くすることは、制御系構成上重要で
あり、適用可否の判断材料ともなる。
However, the more multiplexed, the higher the cost and not economical. In addition, the higher the hierarchical structure, the longer the time spent for transmission and the slower the calculation speed. Particularly in the method of digital calculation, the sampling period is the largest factor that determines the controllability. Generally, if the sampling period is shorter than the response time of the controlled object by one digit or more, control similar to that of the analog arithmetic device is possible. For this reason, shortening the sampling period is important in the control system configuration, and is also a factor for determining applicability.

第6図は、3階層構成時の演算時間を示す図である。
Cレベルでは、演算装置Cで要する演算時間TCと伝送に
要する時間T1との加算となり、演算時間は、tC=TC+T1
となる。ところが、Bレベルでは、Cレベルで費した演
算時間tCに自己の演算時間tBと伝送時間T2とが加算され
ることとなる。(ここでは伝送時間Tは異なるとして評
価しているが、伝送装置が同じであれば、同じ値T1を使
用してよい)。Bレベルでの演算時間はtB=TB+TC+T1
+T2となる。さらにAレベルとなると、tA=TA+TB+TC
+T1+T2+T3となり、大幅に演算時間が遅れることとな
る。
FIG. 6 is a diagram showing a calculation time in the case of a three-layer structure.
At the C level, the calculation time T C required by the calculation device C and the time T 1 required for transmission are added, and the calculation time is t C = T C + T 1
Becomes However, at the B level, the own computation time t B and the transmission time T 2 are added to the computation time t C spent at the C level. (Here, the transmission time T is evaluated as different, but the same value T 1 may be used if the transmission devices are the same). The calculation time at the B level is t B = T B + T C + T 1
It becomes + T 2 . At the A level, t A = T A + T B + T C
+ T 1 + T 2 + T 3 , resulting in a significant delay in computation time.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、階層型制御装置のハードウエアの部
品点数を削減しながら、その演算時間を短縮し、しかも
高信頼化した階層型高信頼化装置を提供することであ
る。
It is an object of the present invention to provide a hierarchical high reliability device which reduces the number of hardware components of the hierarchical control device, shortens the operation time thereof, and is highly reliable.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本願発明は、上記目的を達成するために、制御対象を
制御する下位レベルの制御装置を上位レベルの制御装置
が監視するように複数の制御装置が少なくとも2階層に
階層化されてなる階層型制御装置において、前記制御装
置が、自己のレベル以下の制御装置が入力するプロセス
量を取り込み当該プロセス量に基づき自己のレベル以下
の制御装置の制御を実行する機能を備えてなり、自己の
レベル以下の制御装置の停止時には当該制御装置の制御
機能を代替する多重系を構成している階層型高信頼化装
置を提案するものである。
In order to achieve the above object, the present invention is a hierarchical control in which a plurality of control devices are hierarchized in at least two hierarchies so that a higher level control device monitors a lower level control device that controls a controlled object. In the device, the control device has a function of taking in the process amount input by the control device below the self level and executing the control of the control device below the self level based on the process amount. The present invention proposes a hierarchical high reliability device that constitutes a multiple system that substitutes the control function of the control device when the control device is stopped.

本願発明においては、特に、前記制御装置が、自己の
レベル以下の制御装置が入力するプロセス量を取り込み
当該プロセス量に基づき自己のレベル以下の制御装置の
制御を実行する機能を備えてなり、自己のレベル以下の
制御装置の停止時には当該制御装置の制御機能を代替す
る多重系を構成していることにより、すべてのレベルの
制御装置がダウンしないかぎり、制御対象への制御機能
がダウンしないという顕著な効果が得られる。
In the present invention, in particular, the control device has a function of taking in the process amount input by the control device below its own level and executing the control of the control device below its own level based on the process amount. When a control device below the control level is stopped, a multiplex system is configured to replace the control function of the control device, so unless the control devices of all levels are down, the control function for the control target does not decrease. Can be obtained.

〔発明の実施例〕Example of Invention

次に第1図〜第4図により、本発明の一実施例を説明
する。
Next, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

第1図は、本発明による階層型高信頼化装置の一実施
例を示すブロック図である。本実施例は、3階層の構成
の例であり、上位レベルの制御装置A、その下位にある
制御装置B、最下位の制御装置Cの3階層で構成されて
いる。端末装置Rは、プロセスと現場で接続される。端
末装置Rの内部は、現場のプロセス信号を取り込む入力
回路RIと、現場の制御対象を制御する出力回路RO、さら
に、3階層の制御装置と信号多重伝送で接続する伝送装
置RTA,RTB,RTCとから構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a hierarchical high reliability device according to the present invention. The present embodiment is an example of a three-layer structure, and is composed of three layers of a higher-level control device A, a lower-level control device B, and a lowest-level control device C. The terminal device R is connected to the process in the field. Inside the terminal device R, an input circuit RI that takes in a process signal at the site, an output circuit RO that controls a controlled object at the site, and transmission devices RT A and RT B that are connected to a control device of three layers by signal multiplex transmission. , RT C.

現場のプロセス信号は、プラントの状況を圧力,流
量,水位,温度,開閉状態等により把握する。例えば、
原子炉の圧力であれば、半導体検出方式等の圧力伝送器
の信号を入力回路RIに取り込む。これらのプロセス信号
を入力回路RIで信号多重伝送し、3本のインターフエイ
スバスで伝送装置RTA〜RTCへ接続する。伝送装置RTA〜R
TCは、それぞれ制御装置A〜Cの内部の伝送装置AT〜CT
と接続され、信号を伝達する。
The process signal at the site grasps the condition of the plant by pressure, flow rate, water level, temperature, open / close state, and the like. For example,
If it is the pressure of the nuclear reactor, the signal of the pressure transmitter of the semiconductor detection method or the like is taken into the input circuit RI. These processes signals signal multiplexed transmission input circuit RI, connected to the transmission device RT A to RT C with three interferons chair bus. Transmission device RT A ~ R
T C is a transmission device AT to CT inside the control devices A to C , respectively.
It is connected with and transmits a signal.

制御装置A〜Cで演算した結果は、伝送装置を介し
て、逆に出力回路ROから出され、制御対象を制御する。
The results calculated by the control devices A to C are inversely output from the output circuit RO via the transmission device to control the controlled object.

第2図は、第1図実施例による3階層構成時の演算時
間を示す図である。端末装置Rからの信号を、制御装置
A〜Cにそれぞれ同時に取り込めばA〜Cレベルの演算
装置の演算時間は自分の演算時間TA〜TCとそれぞれの伝
送時間T1,T2,T3の加算となり、大幅に短くなる。ここ
でも伝送装置が同じならば、すべてT1で計算する。
FIG. 2 is a diagram showing the calculation time in the three-layer structure according to the embodiment of FIG. If the signals from the terminal device R are simultaneously taken in by the control devices A to C respectively, the calculation time of the calculation devices at the A to C levels will be their own calculation time T A to T C and their respective transmission times T 1 , T 2 , T. It is an addition of 3 and is significantly shorter. Here too, if the transmission equipment is the same, calculate all with T 1 .

第1図の構成は制御装置の数を増やすことなく、見か
け上、3重系の構成となつている。すなわち、制御装置
Cが何らかの理由で停止すれば、制御装置B又はAによ
りバツクアツプし、制御装置BとCが停止しても、制御
装置Aがバツクアツプする3重化構成である。
The configuration of FIG. 1 is apparently a triple system configuration without increasing the number of control devices. That is, if the control device C is stopped for some reason, the control device B or A backs up the data, and even if the control devices B and C are stopped, the control device A backs up.

第3図及び第4図は第1図における端末装置Rの入力
回路RI及び出力回路ROの回路図である。
3 and 4 are circuit diagrams of the input circuit RI and the output circuit RO of the terminal device R in FIG.

第3図は4入力のアナログ回路である。0番目から3
番目の入力信号は、タイミング/内部アドレス発生回路
RITにより、入力取込み部RICH0からRICH3を介して、マ
ルチプレクサRIMPXで順次取り込まれる。それからアン
プRIAMPを通り出力増幅され、A/D変換器RIADによりデイ
ジタルの直列信号へ変換される。デイジタルの直列信号
は、メモリRIMA〜RIMCに格納される。すなわち、アナロ
グ信号はデイジタル信号へ変換されて、メモリに一定周
期毎に書き込まれる。メモリはA〜Cまであり、3倍に
増やされることとなる。メモリ上の情報を、アドレスア
クセスコントロールRIADAと入力データバツフアPIDA及
びステータスデータバツフアRISAとにより、バスを介し
て、伝送装置と接続できる。
FIG. 3 shows a 4-input analog circuit. 0th to 3rd
The second input signal is the timing / internal address generation circuit
By the RIT, it is sequentially fetched by the multiplexer RIMPX via the input fetching units RICH0 to RICH3. Then, the output is amplified through the amplifier RIAMP and converted into a digital serial signal by the A / D converter RIAD. Digital serial signals are stored in memories RIM A to RIM C. That is, the analog signal is converted into a digital signal and written in the memory at regular intervals. The memory is from A to C, and the memory will be tripled. The information on the memory can be connected to the transmission device via the bus by the address access control RIADA, the input data buffer PIDA and the status data buffer RISA.

第4図は、4個のアナログ出力を持つ出力回路であ
る。伝送装置からのデイジタル信号はバスを介して、出
力回路部へ3個の信号を取り込む。A,B,Cは階層部の制
御装置A,B,Cとそれぞれ対応した出力信号である。伝送
装置との取り合いにおいては、アドレスアクセスコント
ロールROADA,出力データバツフアRODA,演算データバツ
フアROXA,ステータスデータバツフアROSAを介して、出
力スキヤニングコントロールROCにより順次取り込み、
判定回路ROJに信号を伝達する。
FIG. 4 shows an output circuit having four analog outputs. The digital signal from the transmission device takes in three signals to the output circuit section via the bus. A, B and C are output signals respectively corresponding to the control devices A, B and C in the hierarchical portion. In the connection with the transmission equipment, the address scanning control ROADA, the output data buffer RODA, the operation data buffer ROXA, the status data buffer ROSA are sequentially taken in by the output scanning control ROC,
Transmits a signal to the judgment circuit ROJ.

判定回路ROJは制御装置A〜Cの状態に応じて、制御
装置Cが正常である場合は、Cの信号をD/AコンバータR
ODに出力する。制御装置Cが異常の場合は、Bを選択
し、Bも異常となれば、Aを選択する。D/Aコンバータ
の出力は、出力マルチプレクサROMPXを介して、4個の
アナログ出力となる。
The determination circuit ROJ outputs the signal of C to the D / A converter R when the control device C is normal according to the states of the control devices A to C.
Output to OD. If the control device C is abnormal, B is selected, and if B is abnormal, A is selected. The output of the D / A converter becomes four analog outputs via the output multiplexer ROMPX.

以上説明した通り本発明の一実施例によれば、制御装
置を増やすことなく、多重化構成を実現でき、演算時間
も最短で処理できる高速演算がなされ、信頼性及び経済
性向上の効果は大きい。
As described above, according to one embodiment of the present invention, a multiplexing configuration can be realized without increasing the number of control devices, and high-speed calculation that can process in the shortest calculation time is performed, and the effect of improving reliability and economical efficiency is great. .

尚、本発明の上記実施例は、3階層であつたが、多階
層でも全く同様であり、各階層における演算装置が複数
個の場合も同様である。
Although the above-described embodiment of the present invention has three layers, the same applies to multi-layers, and the same applies to the case where there are a plurality of arithmetic devices in each layer.

さらに、入力回路,出力回路の点数は4点あつたが、
何点でもよいことはいうまでもない。
Furthermore, although the input circuit and the output circuit have four points,
It goes without saying that any number of points will do.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、ハードウエアの部品点数を削減しな
がら、その制御演算時間を短縮し、しかも高信頼化した
階層型高信頼化装置が得られる。
According to the present invention, it is possible to obtain a hierarchical highly reliable device in which the number of parts of hardware is reduced, the control calculation time is shortened, and the reliability is increased.

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

第1図は本発明による階層型高信頼化装置の一実施例を
示すブロツク図、第2図は第1図実施例における演算時
間を示す図、第3図は第1図実施例の入力回路の一例を
示す図、第4図は第1図実施例の出力回路の一例を示す
図、第5図は原子力発電所において従来技術により多重
化された給水制御系のブロツク図、第6図は第5図従来
例における演算時間を示す図である。 A〜C…制御装置、R…端末装置、AT〜CT…伝送装置、
RTA〜RTC…伝送装置、RI…入力回路、RO…出力回路。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a hierarchical high reliability device according to the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a calculation time in the embodiment of FIG. 1, and FIG. 3 is an input circuit of the embodiment of FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of the output circuit of the embodiment of FIG. 1, FIG. 5 is a block diagram of a water supply control system multiplexed by a conventional technique in a nuclear power plant, and FIG. 5 is a diagram showing the calculation time in the conventional example. A to C ... control device, R ... terminal device, AT to CT ... transmission device,
RT A to RT C ... Transmission device, RI ... Input circuit, RO ... Output circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】制御対象を制御する下位レベルの制御装置
を上位レベルの制御装置が監視するように複数の制御装
置が少なくとも2階層に階層化されてなる階層型制御装
置において、 前記制御装置は、自己のレベル以下の制御装置が入力す
るプロセス量を取り込み当該プロセス量に基づき自己の
レベル以下の制御装置の制御を実行する機能を備えてな
り、自己のレベル以下の制御装置の停止時には当該制御
装置の制御機能を代替する多重系を構成していることを
特徴とする階層型高信頼化装置。
1. A hierarchical control device in which a plurality of control devices are hierarchized in at least two hierarchies so that a lower level control device controlling a controlled object is monitored by an upper level control device. , It has a function to take in the process amount input by the control device below its own level and execute the control of the control device below its own level based on the process amount. Hierarchical high reliability device characterized by forming a multiplex system substituting the control function of the device.
JP60072255A 1985-04-05 1985-04-05 Hierarchical high reliability device Expired - Lifetime JPH0830962B2 (en)

Priority Applications (1)

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Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS61231601A JPS61231601A (en) 1986-10-15
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ID=13484000

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Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59172001A (en) * 1983-03-22 1984-09-28 Hitachi Ltd Analog output switching device
JPS59212902A (en) * 1983-05-18 1984-12-01 Hitachi Ltd Multiplexing controller

Also Published As

Publication number Publication date
JPS61231601A (en) 1986-10-15

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