JPH09305219A - デジタル式制御装置やプロセス制御装置の正常動作検証方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 デジタル式制御装置やプロセス制御装置の検
証に当り、これまで断続的にしか実施できなかった正常
動作確認を自動的に連続して行なうことが可能となる事
を目的とする。 【解決手段】 プロセス制御装置では、通常外部測定信
号を入力し、必要な制御演算を実施して、演算結果を外
部へ出力するという処理を周期的に繰り返している。
又、これらの入力データ、演算データ、出力データはＣ
ＲＴ等の監視装置へ周期的に伝送され、各監視装置のプ
ログラムによりグラフ又は数値として表示される。これ
らの基本的な機能を利用して各演算装置に正弦波形、三
角波形、パルス波形等の繰返し波形を周期的に計算する
検証用プログラムを組み込み、それらの演算結果を外部
へ出力し、記録計等に入力することで連続的な正常動作
の確認を行なうようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は外部測定信号を周期
的に入力し、種々の演算結果を周期的に出力する長時間
連続動作しなければならないマイクロプロセッサを利用
したデジタル式制御装置やプラントのセンサより取込ん
だ検出信号に基づいて制御演算を施して、その演算結果
にもとづく制御信号を制御弁や電磁弁等の補機へ出力し
てプラント制御を行うプラント制御装置において正常動
作の妥当性の検証に全般的に適用できる正常動作検証方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】プロセス制御装置の、工場検証要領とし
ては通常、下記の方法が考えられる。 （１）ソフトウェアに対応する機能検査の場合は、ある
入力データの組み合せしたがって操作し、期待された演
算データが出力されることを確認する。 （２）基本的にソフトウェアに依存しない制御装置の環
境試験（電源電圧、電源周波数、環境温湿度、電気的ノ
イズ等）を実施し、試験実施の前後で、システムに、異
常が発生していないことを確認する。

【０００３】しかしながら前記いずれの場合も、試験デ
ータの判定には、設計者プログラマの解析に依存する場
合が多く、又、長時間に渡る正常動作の連続的な妥当性
の確認が十分とは言えない。特に連続動作の状態にして
異常動作（制御装置の動作停止、異常な演算出力）が発
生しないことを確認する場合、（１）の場合は、試験実
施の前後に試験対象の状態（演算値等）を確認すること
により正常動作の妥当性の判断が可能であるが、（２）
の場合は、基本的に無人の状態に置かれるため、異常の
発生が認められた場合、無人連続動作中のどこの時点
で、発生したかを確認することは困難である。

【０００４】又、（１）の場合も、試験そのものに長時
間を要する場合や、制御装置が、ネットワークにより接
続された複数のハードウェアにより構成されるシステム
では、試験対象装置以外の、ハードウェアの、実施した
試験に伴う影響等を確認する為には、多くの人手を必要
とする。更に正常動作の判定基準となる試験データの判
断に関しても通常は、ＣＲＴ、プリンタ等に表示／印字
された数値に基づく為、制御装置の設計者やプログラマ
等の、解析に依存する場合が多く第三者の直観的判断を
下すことが困難な場合が多い。

【０００５】更に、プロセス制御装置を製作工場で動作
試験を行なう場合、前記と同様に試験内容として次の２
項目に大別される。 主として平常の作業時間帯に予め決められた試験手順
に従って検査を実施し、必要な性能と品質とを確認す
る。 夜間、休日等の作業者が不在時に、試験操作を行なわ
ず長時間連続動作の状態にして、異常動作（制御装置の
動作停止、異常な演算出力）が発生しないことを確認す
る。

【０００６】しかしながらこの場合においてもの場合
は試験実施の前後に、試験対象の状態（演算値等）を確
認することにより正常動作の妥当性の判断が可能である
が、の場合は、基本的に無人の状態に置かれるため、
異常の発生が認められた場合に無人連続動作中の時点で
発生したかを確認することは困難である。又、の場合
も、試験そのものに長時間を要する場合や、制御装置が
ネットワークにより接続された複数のハードウェアによ
り構成されるシステムでは、試験対象装置以外のハード
ウェアの、実施した試験に伴う影響を確認する為には、
多くの人手を必要とする。更に正常動作の判定基準とな
る試験データの判断に関しても通常は、ＣＲＴ、プリン
タ等に表示・印字された数値に基づく為、制御装置の設
計者や、プログラマ等の解析に依存する場合が多く、試
験対象たる制御装置の詳細仕様に不慣れな第３者が直観
的に判断を下すことが困難な場合が多い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、かか
る技術的課題に鑑み、デジタル式制御装置やプロセス制
御装置の検証に当り、これまで断続的にしか実施できな
かった正常動作確認を自動的に連続して行なうことが可
能となる事を目的とし、又、第３者からみて試験データ
の妥当性の確認を容易に行なえる手法を提供することを
目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる技術的課
題を達成する為に、請求項１記載の発明において、外部
測定信号を周期的若しくは連続的にに入力し、種々の演
算結果を周期的若しくは連続的に出力しながら長時間連
続動作を行うマイクロプロセッサを利用したデジタル式
制御装置において、前記制御装置の演算装置に正弦波
形、三角波形、パルス波形等の繰返し波形を周期的に計
算する検証用プログラムを組み込み、その演算結果を外
部表示部へトレンドグラフ表示若しくは数値表示するこ
とで連続的かつ効率的に前記制御装置の正常動作確認を
検証することを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明は、プラントのセンサ
より取込んだ検出信号に基づいて制御演算を施して、そ
の演算結果にもとづく制御信号を制御弁や電磁弁等の補
機へ出力してプラント制御を行うプラント制御装置にお
いて、前記制御装置のハードウェア・ソフトウェア全般
の正常動作の妥当性を確認するために、前記制御装置の
演算装置に正弦波形、三角波形、パルス波形等の繰返し
波形を周期的に計算する検証用プログラムを組み込み、
その演算結果を外部表示部へトレンドグラフ表示若しく
は数値表示することで連続的かつ効率的に前記プラント
制御装置の正常動作確認を検証することを特徴とする。

【００１０】次に本発明の作用を具体的に説明する。例
えば、プロセス制御装置では、通常外部測定信号を入力
し、必要な制御演算を実施して、演算結果を外部へ出力
するという処理を周期的に繰り返している。又、これら
の入力データ、演算データ、出力データはネットワーク
に接続されるＣＲＴ等の監視装置へ周期的に伝送され、
各監視装置のプログラムによりグラフ又は数値として表
示され、或は印字装置で定周期に印字される。これらの
基本的な機能を利用して各演算装置に正弦波形、三角波
形、パルス波形等の繰返し波形を周期的に計算する検証
用プログラムを組み込み、それらの演算結果を外部へ出
力し、記録計等に入力することで連続的な正常動作の確
認を行なうようにしたものである。

【００１１】そして検証用プログラムの演算結果は、伝
送データとしてネットワークを介して監視装置へ送られ
るので、それらのデータをトレンドグラフ表示や数値表
示を行なうことで、演算装置、監視装置、両方の正常動
作の確認が可能である。正弦波形、三角波形、パルス波
形は演算結果が単純であるから、設計者や、プログラマ
でなくとも直ちに正常動作の妥当性に判断が下せる。特
に、監視装置によりＣＲＴへ表示されるトレンドグラフ
や、記録計へ記録される出力波形をみれば直観的に動作
の妥当性の判定が可能である。

【００１２】又、正弦波形、三角波形、パルス波形を演
算するプログラムの繰り返し周期を調整し、作業者に判
断しやすい適切な動きにすることで短時間の動作試験も
長時間の動作試験も連続的に監視することが可能とな
る。プロセス制御装置では通常、加減乗除を始め、各種
の算術計算のためのプログラムを標準的に具備している
ので、正弦波形、三角波形、パルス波形を演算するため
のプログラムを準備することも非常に容易である。

【００１３】そしてかかる作用はデジタル式制御装置で
も同様に達成でき、従ってデジタル式制御装置やプロセ
ス制御装置のソフトウェアにより連続的に演算すること
で発生された三角波形、パルス波形を記録計、ＣＲＴ
５、７表示装置又は、印字装置へ出力することで制御装
置の連続的な正常動作の確認のための効率的な検証手法
とする事が出来る。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例
に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相
対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発
明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例
にすぎない。図１は本発明の実施形態に係るプロセス制
御装置の構成例を示す。１、２は外部信号との入出力装
置を含む制御演算装置で、各装置１、２内にアナログ信
号処理の検証のため三角波演算プログラム１１、１４
が、又、デジタル信号処理の検証のためパルス波演算プ
ログラム１２、１５が機能検証プログラム１３として組
込まれている。

【００１５】そして夫々の入出力装置にはアナログ入力
装置３０、アナログ出力装置３１、デジタル入力装置３
３、デジタル出力装置３２が夫々取り付けられ、夫々の
出力装置３１、３２は記録計１０の対応する入力ポート
と接続され、アナログ出力装置３１、デジタル出力装置
３２より電圧信号１９、２０、２１、２２が出力され、
記録計１０へ入力される。又デジタル出力装置３２とデ
ジタル入力装置３３間には帰還ライン２９が接続されて
いる。

【００１６】記録計１０には通常の記録波形や記録デー
タに加えて機能検証プログラム１３の演算結果が波形と
して連続的に記録されるよう構成する。３は全データの
収集と保存及び演算を行なうデータ処理装置で、制御演
算装置１、２と同様にアナログ信号処理の検証のため三
角波演算プログラム１６が、又、デジタル信号処理の検
証のためパルス波演算プログラム１７が機能検証プログ
ラム１８として組込まれている。又データ処理装置３に
は印字装置８が接続されて、必要に応じてプロセス制御
装置１、２内の情報を印刷可能に構成する。４、６はデ
ータをＣＲＴ５、７等へ表示し、運転員へ必要な情報を
与えるための監視装置である。

【００１７】尚、前記制御演算装置１、２、データ処理
装置３、監視装置４、６はネットワーク９により互いに
接続され、通信によってデータの送受を行なうように構
成されている。尚、個々の仕様によっては制御演算装置
１、２、監視装置４、６は単数構成の場合もある。

【００１８】かかる実施形態において、個々の機能仕様
の確認は必要な入力データの組合わせ対する演算の出力
結果を検証することで、実現されるが、装置の全般的な
正常連続動作の確認のために下記に説明する機能試験プ
ログラム１３、１８による試験が実施される。本実施形
態の機能検証プログラム１３、１８は種々の演算処理を
行なう制御演算装置１、２、データ処理装置３で実施さ
れる。

【００１９】先ず制御演算装置１、２で実施される機能
検証プログラム１３、１８は各装置１、２のアナログ出
力装置３１及びデジタル出力装置３２より電圧信号１
９、２０、２１、２２が記録計１０へ入力される。記録
計１０には機能検証プログラム１３の演算結果が波形と
して連続的に記録される。これらの機能検証プログラム
１３の演算結果２３、２４はネットワーク９を介して監
視装置４、６、及びデータ処理装置３へ送信される。
又、データ処理装置３上の機能検証プログラム１８の演
算結果25もネットワーク９を介して監視装置４、６へ送
信される。

【００２０】監視装置４、６へ送信されたデータは、Ｃ
ＲＴ５、７上にトレンドグラフとしての波形２６、２７
として表示される。一方データ処理装置３へ送信された
データは数値情報として周期的に印字装置８へ印字２８
される。更に帰還回路２９に示すように演算したパルス
波をデジタル出力装置３２よりいったんデジタル出力
し、その出力を再度デジタル入力装置３３を介して入力
して、再びデジタル出力装置３２より出力したものを記
録計１０に記録することで入出力装置を含むループの確
認検証を行なうこともできる。

【００２１】従ってプロセス制御装置の正常動作の検証
試験においては、これら機能検証プログラム１３、１８
は常時稼動状態としてプロセス制御装置の全体、又は構
成要素となる部分的な装置に対し、必要な検証試験を適
宜繰返し周期で実施し、試験実施中及び実施前後の試験
対象装置の正常動作の確認、又試験対象外の装置の正常
動作の確認、又記録紙へ記録された前記三角波やパルス
波形、トレンドグラフへ表示された波形及び印字装置に
印字された数値出力によって判定を下す。従って前記各
種検証試験において各装置が正常動作していれば記録計
１０、トレンドグラフ、印字装置上の波形やデータは連
続した定周期の波形を示し、一方異常が発生すればそこ
で演算されている波形が途中で停止するか、不連続な波
形となることで直観的に判断を下すことができる。

【００２２】従って本検証方法では試験に際し、必要な
データを試験者が入力する必要がない為、夜間の無人時
においても連続試験が可能であり、異常発生時は、波形
の停止又は、三角波等の波形の乱れにより後日、発生時
刻を特定することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上記載した如く本発明によればプロセ
ス制御装置の機能検証は、個々の仕様に従って確認され
ていかなければならないが、長時間の連続動作の確認
や、機能分散したプロセス制御装置の個別試験での相互
の影響の有無を確認する場合などは特に本発明により合
理的に効率的に試験を実施することが可能である。尚、
本発明はプロセス制御装置のみならず、各種デジタル式
制御装置にも適用可能である。又プラント制御装置にお
いて、そのハードウェアが完成後、それに引続き必要な
ソフトウェアを導入し、製作場所（工場）を出荷するま
での、制御装置のハードウェア・ソフトウェア全般の正
常動作の妥当性を確認するための検査装置としても適用
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る装置構成とプログラ
ムの働きを示す概略図。

【符号の説明】

１、２ 制御演算装置 ３、 データ処理装置 ４、６ 監視装置 ５、７ ＣＲＴ ８ 印字装置 ９ ネットワーク １０ 記録計 １３ 機能検証プログラム １８ 機能検証プログラム ２９ 帰還ライン ３０ アナログ入力装置 ３１ アナログ出力装置 ３２ デジタル出力装置 ３３ デジタル入力装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部測定信号を周期的若しくは連続的に
   に入力し、種々の演算結果を周期的若しくは連続的に出
   力しながら長時間連続動作を行うマイクロプロセッサを
   利用したデジタル式制御装置において、 前記制御装置の演算装置に正弦波形、三角波形、パルス
   波形等の繰返し波形を周期的に計算する検証用プログラ
   ムを組み込み、その演算結果を外部表示部へトレンドグ
   ラフ表示若しくは数値表示することで前記制御装置の正
   常動作確認を検証することを特徴とする正常動作検証方
   法。
2. 【請求項２】 プラントのセンサより取込んだ検出信号
   に基づいて制御演算を施して、その演算結果にもとづく
   制御信号を制御弁や電磁弁等の補機へ出力してプラント
   制御を行うプラント制御装置において、 前記制御装置のハードウェア・ソフトウェア全般の正常
   動作の妥当性を確認するために、前記制御装置の演算装
   置に正弦波形、三角波形、パルス波形等の繰返し波形を
   周期的に計算する検証用プログラムを組み込み、その演
   算結果を外部表示部へトレンドグラフ表示若しくは数値
   表示することで連続的かつ効率的に前記プラント制御装
   置の正常動作確認を検証することを特徴とするプロセス
   制御装置の正常動作検証方法。