JPH1115502A

JPH1115502A - ディジタル制御装置

Info

Publication number: JPH1115502A
Application number: JP16760397A
Authority: JP
Inventors: Hozumi Kadohara; 穂積門原
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-06-24
Filing date: 1997-06-24
Publication date: 1999-01-22

Abstract

(57)【要約】【課題】２つのＣＰＵ部（Ａ系とＢ系）の一方に故障
が発生し、他方の系に切り換えて制御を継続する場合、
２つの系相互間で入力データの授受を不要とし、また、
制御データが突変することなく制御対象の制御を維持す
る。【解決手段】Ａ系１７およびＢ系１８のそれぞれがプ
ラント機器系５０からの入力信号およびオペレータステ
ーション１０からの操作信号を受信し、常に２つの系で
同じ制御演算を行う。例えばＡ系を制御状態、Ｂ系を待
機状態とし、Ａ系は制御演算結果を出力し、Ｂ系は制御
結果を出力しない。自己診断手段１７１がＡ系の故障を
検知すると、Ａ系を制御状態から故障状態に切り換える
と共に、Ｂ系を待機状態から制御状態に切り換える。２
つの系は常に同一の制御演算をしているので、切り換え
の際、入力信号の転送を必要とせず、また制御データの
突変が無く制御対象の制御を安定に維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、一方が制御状態
の時他方が待機状態になる２系統の制御系を有し、プラ
ント等の制御対象を制御するディジタル制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来の２重化制御装置の一例を
示した構成図である。図において、１は制御対象の制御
を行うための演算処理を行うとともに、故障の自己診断
機能を有する第１の制御系（以下、Ａ系ＣＰＵ部と略称
する）であり、２は制御対象の制御を行うための演算処
理を行うとともに、故障の自己診断機能を有する第２の
制御系（以下、Ｂ系ＣＰＵ部と略称する）である。

【０００３】３はＡ系ＣＰＵ部１とＢ系ＣＰＵ部２のい
ずれか一方を制御状態とし、他方を待機状態にする際の
判断と、この判断に従った制御系の切換を行う２重系切
換装置である。４は２重系切換装置３から出力されるＡ
系制御信号をＡ系ＣＰＵ部１に伝送するための信号線で
あり、５はＡ系ＣＰＵ部１内の自己診断により検出され
たＡ系故障信号を２重系切換装置３に伝送するための信
号線である。

【０００４】６はＢ系ＣＰＵ部２内の自己診断により検
出されたＢ系故障信号を２重系切換装置３に伝送するた
めの信号線であり、７は２重系切換装置３から出力され
るＢ系制御信号をＢ系ＣＰＵ部２に伝送するための信号
線である。

【０００５】８はプラント制御系５０の制御対象からの
入力データおよび制御対象への制御データをＡ系ＣＰＵ
部１に入出力するＡ系入出力部であり、９は制御対象か
らの入力データ及び制御対象への制御データをＢ系ＣＰ
Ｕ部２に入出力するＢ系入出力部であり、１０は運転員
の操作データをＡ系ＣＰＵ部１又はＢ系ＣＰＵ部２に入
力するオペレータステーション部である。

【０００６】１１はＡ系入出力部８とＡ系ＣＰＵ部１と
を接続するＡ系データ伝送ラインであり、１２はＢ系入
出力部９とＢ系ＣＰＵ部２とを接続するＢ系データ伝送
ラインである。

【０００７】１３はオペレータステーション部１０とＡ
系ＣＰＵ部１を接続するＡ系操作データ伝送ラインであ
り、１４はオペレータステーション部１０とＢ系ＣＰＵ
部２を接続するＢ系操作データ伝送ラインである。

【０００８】１５はＡ系入出力部８及びオペレータステ
ーション部１０からＡ系ＣＰＵ部１への入力データをＢ
系ＣＰＵ部２へ転送するための信号線であり、１６はＢ
系入出力部９及びオペレータステーション部１０からＢ
系ＣＰＵ部２への入力データをＡ系ＣＰＵ部１へ転送す
るための信号線である。５０は制御状態にあるＡ系ＣＰ
Ｕ部１またはＢ系ＣＰＵ部２により制御される制御対象
としてのプラント機器系である。

【０００９】次に動作について説明する。今、２重系切
換装置３はＡ系ＣＰＵ部１を制御状態に、Ｂ系ＣＰＵ部
２を待機状態に切り換えているものとする。この状態で
はＡ系ＣＰＵ部１は、プラント機器系５０からの入力デ
ータをＡ系入出力部８よりＡ系データ伝送ライン１１を
通して入力するとともに、運転員の操作信号をオペレー
タステーション部１０よりＡ系操作データ伝送ライン１
３を入力して、それに基づく制御演算を行い、得られた
プラント機器系５０に対する制御データをＡ系データ伝
送ライン１１を通してＡ系入出力部８に出力している。

【００１０】また、Ｂ系ＣＰＵ部２はＡ系ＣＰＵ部１へ
の入力データを信号線１５を通して受け取り、同様に制
御演算を行っているが、Ｂ系入出力部９へのプラント機
器系５０に対する制御データの出力は行っていない。こ
の状態で、Ａ系ＣＰＵ部１自身が、Ａ系入出力部８、Ａ
系データ伝送ライン１１またはＡ系操作データ伝送ライ
ン１３の異常をその自己診断機能によって検出した場
合、Ａ系故障信号を信号線５を通して２重系切換装置３
に出力する。

【００１１】２重系切換装置３はこのＡ系故障信号が入
力されると、その時、Ｂ系ＣＰＵ部２からＢ系故障信号
が信号線６を通して入力されていないことを確認した
後、信号線４を通してＡ系ＣＰＵ部１に出力していたＡ
系制御信号を停止し、信号線７を通してＢ系制御信号を
Ｂ系ＣＰＵ部２に出力する。

【００１２】Ａ系ＣＰＵ部１はＡ系制御信号の入力が停
止されると、プラント機器系５０の制御に対して故障状
態となる処理を実行し、プラント機器系５０に対する制
御データの出力を停止する。逆にＢ系ＣＰＵ部２は、Ｂ
系制御信号が入力されるとプラント機器系５０に対して
制御状態となる処理を実行し、プラント機器系５０の制
御を開始する。

【００１３】この状態では、Ｂ系ＣＰＵ部２はプラント
機器系５０からの入力データをＢ系入出力部９よりＢ系
データ伝送ライン１２を通して入力するとともに、運転
員の操作信号をオペレータステーション部１０よりＢ系
操作データ伝送ライン１４を通して入力して、それに基
づく制御演算を行い、得られたプラント機器系５０に対
する制御データをＢ系データ伝送ライン１２を通してＢ
系入出力部９に出力している。

【００１４】さらにこの状態で、Ｂ系ＣＰＵ部２自身
が、Ｂ系入出力部９、Ｂ系データ伝送ライン１２または
Ｂ系操作データ伝送ライン１４の異常をその自己診断機
能によって検出した場合、Ｂ系故障信号を信号線６を通
して２重系切換装置３に出力する。２重系切換装置３は
このＢ系故障信号が入力されると、信号線７を通してＢ
系ＣＰＵ部２に出力していたＢ系制御信号を停止する
が、その時、Ａ系ＣＰＵ部１からＡ系故障信号が信号線
５を通して入力されているため、信号線４を通してＡ系
制御信号をＡ系ＣＰＵ部１に出力しない。

【００１５】Ｂ系ＣＰＵ部２はＢ系制御信号の入力が停
止されると、プラント機器系５０の制御に対して故障状
態となる処理を実行し、プラント機器系５０に対する制
御データの出力を停止する。このためプラント機器系へ
の制御データはすべてＯＦＦ状態となり制御対象に対す
る外乱が発生する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従来のディジタル制御
装置は以上のように構成されているので、（１）例えば、Ａ系ＣＰＵ部１が制御状態、Ｂ系ＣＰＵ
部２が待機状態の時に、Ａ系ＣＰＵ部１は常に入力され
た入力データを信号線１５を介してＢ系ＣＰＵ部２へ転
送しなければならない。

【００１７】（２）また、Ａ系ＣＰＵ部１への入力デー
タまたはＢ系ＣＰＵ部への転送処理が異常となった場
合、異常なデータを信号線１５を介してＢ系ＣＰＵ部２
へ転送した後に、Ｂ系ＣＰＵ部２が異常な転送データに
基づきプラント機器系への制御を開始してしまう。

【００１８】（３）また、Ａ系ＣＰＵ部１は故障状態の
時にはオペレータステーション部１０からの操作信号を
受信できないため、Ａ系ＣＰＵ部１が再び制御状態にな
ったときに、故障状態であったときの操作情報を欠如し
たまま制御対象に対する制御データを出力してしまう。

【００１９】（４）更に、Ａ系ＣＰＵ部１及びＢ系ＣＰ
Ｕ部２共、故障状態となった場合にはプラント機器系へ
の制御データはすべてＯＦＦ状態となり制御対象に対す
る外乱を発生させる。などの課題があった。

【００２０】この発明は上記のような問題を解決するた
めになされたものであり、通常時は、２重化された制御
系の相互で入力信号の授受が不要なディジタル制御装置
を得ることを目的とする。また、この発明は２重化され
た制御系の両方が故障状態となっても制御対象に対する
制御データを保持し、かつ故障状態の制御系が制御状態
のもどったときにも故障となる直前の制御演算を続行す
るディジタル制御装置を得ることを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】

（１）この発明に係わるディジタル制御装置は、計算機
能を有し制御対象を制御する制御系を２系統備えると共
に、上記制御系へ操作信号を送出するオペレータステー
ションを備えたディジタル制御装置において、上記両制
御系の各々が、上記制御対象からの入力データとオペレ
ータステーションからの操作信号とを受信して、上記両
制御系で同じ制御演算を実行し、上記両制御系のいずれ
か一方の制御系は制御演算結果の制御データを出力して
上記制御対象を制御する制御状態とする共に、他方の制
御系は制御演算結果を出力しない待機状態とし、且つ、
制御状態の制御系を待機状態に、待機状態の制御系を制
御状態に切り換え可能としたものである。

【００２２】（２）また、上記（２）において、制御状
態の制御系の故障を検知すると、上記制御状態の制御系
を故障状態に切り換えると共に、他方の制御系を待機状
態から制御状態に切り換えるようにしたものである。

【００２３】（３）また、上記（１）または（２）にお
いて、系切り換えの操作信号が入力されると、制御状態
の制御系を待機状態に、待機状態の制御系を制御状態に
切り換えるようにしたものである。

【００２４】（４）また、上記（１）〜（３）のいずれ
か１項において、２つの制御系から制御対象への制御デ
ータが所定時間出力されないと、その時点の上記制御対
象への制御データの出力を保持するデータ監視手段を備
えたものである。

【００２５】（５）また、上記（１）〜（４）のいずれ
か１項において、２つの制御系に、それぞれの制御系で
の制御演算結果を互いに授受しうる信号通信手段を設
け、故障状態となった一方の制御系の故障要因を取り除
き待機状態にした場合に、他方の制御系が制御状態また
は待機状態のときは、上記信号通信手段を用いて、他方
の制御系で受信されているオペレータステーションから
の操作信号の状態を読み取り、上記他方の制御系と同じ
演算を開始するようにしたものである。

【００２６】（６）また、上記（１）〜（４）のいずれ
か１項において、オペレータステーションからの操作信
号の状態を記憶する操作状態記憶手段を備え、故障状態
となった一方の制御系の故障要因を取り除き待機状態に
した場合に、他方の制御系が制御状態または待機状態の
ときは、上記操作状態記憶手段から上記待機状態にする
直前の操作信号の状態を読み取り、制御演算を開始する
ようにしたことを特徴とするディジタル制御装置。

【００２７】（７）また、上記（１）〜（６）のいずれ
か１項において、上記（１）〜（５）のいずれか１項の
場合は、オペレータステーションからの操作信号の状態
を記憶する操作状態記憶手段を備え、上記（６）の場合
は内在する操作信号記憶手段を用い、２つの制御系が共
に故障状態となり、その後、少なくともいずれか一方の
制御系の故障要因を取り除き待機状態にした場合に、待
機状態にした制御系は、上記操作状態記憶手段から上記
両制御系が共に故障となる直前の操作信号の状態を読み
取り、故障となる直前の制御演算から演算を開始するよ
うにしたものである。

【００２８】（８）また、上記（１）〜（７）のいずれ
か１項において、２つの制御系が共に故障状態となり、
その後、いずれか一方の制御系の故障要因を取り除き故
障状態から制御状態に切り換える場合に、上記制御状態
に切り換える制御系は、オペレータステーションからの
操作信号の状態と制御対象からの入力データとを読み込
んで制御演算を行い、所定時間経過後の制御演算結果を
制御データとして制御対象へ出力するようにしたもので
ある。

【００２９】（９）また、上記（１）〜（８）のいずれ
か１項において、２つの制御系と制御対象との間にあっ
て、上記両制御系からの制御データを上記制御対象に対
応する制御データに変換して上記制御対象へ出力すると
共に、上記制御対象からの入力データを上記両制御系に
対応する入力データに変換して上記両制御系へ出力する
入出力手段を設けたものである。

【００３０】（１０）また、上記（９）において、２つ
の入出力手段を設け、通常はいずれか一方の入出力手段
を用い、この一方の入出力手段が故障すると、他方の入
出力手段を用いるようにしたものである。

【００３１】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図に基
づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１による
ディジタル制御装置を示す構成図である。図において、
１０はプラント機器系５０に対する運転員の操作信号を
Ａ系ＣＰＵ部１７とＢ系ＣＰＵ部１８に入力するオペレ
ータステーション部である。１７は制御対象としてのプ
ラント機器系５０の制御を行うための制御演算を実行す
るとともに、故障の自己診断機能とデータ通信機能を有
した第１の制御系としてのＡ系ＣＰＵ部である。

【００３２】１８は同じくプラント機器系５０の制御を
行うための演算処理を実行するとともに、故障の自己診
断機能とデータ信号通信機能を有した第２の制御系とし
てのＢ系ＣＰＵ部である。１９はプラント機器系５０か
らの入力データとプラント機器系５０に対する制御デー
タをＡ系ＣＰＵ部１７とＢ系ＣＰＵ部１８に入出力する
入出力手段（インターフェース）で、プラント機器系５
０からのアナログやディジタルの入力信号をＡ系ＣＰＵ
部１７とＢ系ＣＰＵ部１８に対応するディジタル信号と
してＡ系ＣＰＵ部１７とＢ系ＣＰＵ部１８に送出する。
また、Ａ系ＣＰＵ部１７とＢ系ＣＰＵ部１８からの制御
データは、プラント機器系５０に対応するアナログまた
はディジタル信号としてプラント機器系５０に送出す
る。

【００３３】Ａ系ＣＰＵ部１７内において、１７１はＡ
系ＣＰＵ部１７と入出力手段１９の状態を自己診断して
検出する自己診断手段であり、１７２はＡ系ＣＰＵ部１
７の状態信号をＢ系ＣＰＵ部１８に送信し、Ｂ系ＣＰＵ
部１８からのＢ系ＣＰＵ部１８の状態信号を受信する信
号通信手段である。なお、自己診断手段１７１は、Ａ系
ＣＰＵ部１７が制御状態の場合は、入出力手段１９の内
部の診断も行っている。待機状態の場合は、入出力手段
１９の内部の診断はせず、Ｂ系ＣＰＵ部１８が制御状態
の場合にＢ系が行う。

【００３４】１７３は自己診断手段１７１がＡ系ＣＰＵ
部１７の異常を検知すると信号通信手段１７２よりＢ系
ＣＰＵ部１８に対して異常検出信号を送信しＡ系ＣＰＵ
部１７を故障状態にする判断を下すとともに、Ａ系ＣＰ
Ｕ部１７が待機状態の時にＢ系ＣＰＵ１８からの状態信
号からＢ系ＣＰＵ部の異常を検知するとＡ系ＣＰＵ部１
７を制御状態に切り換える判断を下す判定手段である。

【００３５】１７４は判定手段１７３の判定結果に基づ
きＡ系ＣＰＵ部１７を制御状態または待機状態もしくは
故障状態に切り換える制御を実行する切換手段である。
１７５はＡ系ＣＰＵ部１７と入出力手段１９との間でプ
ラント機器系５０を制御するためのプラント機器系５０
からの入力データおよび制御データを送受信するための
データ送受信手段である。

【００３６】１７６はオペレータステーション部１０か
らの操作信号を受信するための操作信号通信手段であ
る。１７７はデータ送受信手段１７５および操作信号通
信手段１７６より受け取った入力データに基づき制御演
算を行い、その演算結果を制御データとしてデータ送受
信手段１７５より入出力手段１９を通してプラント機器
系５０に送出し、プラント機器系５０の制御を行う制御
演算手段である。

【００３７】Ｂ系ＣＰＵ部１８内において、１８１はＡ
系ＣＰＵ部１７内の自己診断手段１７１と同等の自己診
断手段、１８２は同じく信号通信手段１７２と同等の信
号通信手段、１８３は同じく判定手段１７３と同等の判
定手段、１８４は同じく切換手段１７４と同等の切換手
段、１８５は同じくデータ送受信手段１７５と同等のデ
ータ送受信手段、１８６は同じく操作信号通信手段１７
６と同等の操作信号通信手段であり、１８７は同じく制
御演算手段１７７と同等の制御演算手段である。

【００３８】なお、自己診断手段１８１は、Ｂ系ＣＰＵ
部１７が待機状態の場合は、入出力手段１９の内部の診
断は行なわないが、制御状態の場合は入出力手段１９の
内部の診断も行っている。

【００３９】入出力手段１９内において、１９１はＡ系
ＣＰＵ部１７のデータ送受信手段１７５との間でプラン
ト機器系５０を制御するための入力データおよび制御デ
ータを送受信するデータ送受信手段であり、１９２はＢ
系ＣＰＵ部１８のデータ送受信手段１８５との間でプラ
ント機器系５０を制御するための入力データおよび制御
データを送受信するデータ送受信手段である。

【００４０】２０はＡ系ＣＰＵ部１７のデータ送受信手
段１７５と入出力手段１９のデータ送受信手段１９１と
の間を接続するＡ系データ伝送ラインであり、２１はＢ
系ＣＰＵ部１８のデータ送受信手段１８５と入出力手段
１９のデータ送受信手段１９２との間を接続するＢ系デ
ータ伝送ラインである。

【００４１】２２はＡ系ＣＰＵ部１７の信号通信手段１
７２から出力されるＡ系状態信号をＢ系ＣＰＵ部１８の
信号通信手段１８２に伝送する信号線であり、２３はＢ
系ＣＰＵ部１８の信号通信手段１８２から出力されるＢ
系状態信号をＡ系ＣＰＵ部１７の信号通信手段１７２に
伝送する信号線である。２４はオペレータステーション
部１０から出力される操作信号をＡ系ＣＰＵ部１７の操
作信号通信手段１７６に伝送する信号線であり、２５は
同じく操作信号をＢ系ＣＰＵ部１８の操作信号通信手段
１８６に伝送する信号線である。

【００４２】次に動作について説明する。ここで、図２
は実施の形態１における制御状態にある制御系の制御処
理動作の一例を示したフローチャートであり、図３は実
施の形態１における待機状態にある制御系の制御処理動
作の一例を示したフローチャートである。なお、この図
２および図３には、Ａ系ＣＰＵ部１７が制御状態、Ｂ系
ＣＰＵ部１８が待機状態である場合について示されてい
る。

【００４３】（１）制御状態にあるＡ系ＣＰＵ部１７で
は、ステップＳＴ１においてまず、入出力手段１９の入
力手段１９３からデータ送受信手段１９１とＡ系データ
伝送ライン２０を経由して送られてくるプラント機器系
５０からの入力データをデータ送受信手段１７５を通し
て受信するとともに、オペレータステーション部１０か
らの運転員の操作信号を信号線２４を経由して、操作信
号通信手段１７６を通して受信する。

【００４４】（２）ステップＳＴ２において、この入力
データを制御演算手段１７７で制御演算する。（３）ステップＳＴ３において、自己診断手段１７１で
Ａ系ＣＰＵ部の自己診断を行い、判定手段１７３に自己
診断結果を送信する。

【００４５】（４）ステップＳＴ３でＡ系ＣＰＵ部１７
の異常を検出しなかった場合には、（５）ステップＳＴ６において、制御演算の結果得られ
るプラント機器系５０を制御するためのデータをデータ
送受信手段１７５とＡ系データ伝送ライン２０とデータ
送受信手段１９１を経由して、出力手段１９４から出力
する。

【００４６】（６）ステップＳＴ７において、判定手段
１７３で判定したＡ系ＣＰＵ部１７の状態信号を信号通
信手段１７２と信号線２２を経由して信号通信手段１８
２に送信する。（７）なお、これらの処理はステップＳＴ３においてＡ
系ＣＰＵ部の異常を検出するまで繰り返して実行され
る。

【００４７】（８）自己診断手段１７１がＡ系ＣＰＵ部
１７の異常を検出すると、処理はステップＳＴ４に分岐
する。（９）ステップＳＴ４において、判定手段１７３は切換
手段１７４に制御状態から故障状態に切り換える命令を
送信し、Ａ系ＣＰＵ部１７を制御状態から故障状態に切
り換える。（１０）ステップＳＴ５で、Ａ系ＣＰＵ部１７の状態信
号を信号通信手段１７２と信号線２２を経由して信号通
信手段１８２に送信し処理を終了する。

【００４８】一方、Ｂ系ＣＰＵ部１８は当初プラント機
器系５０に対して待機状態となっている。（１）この時、Ｂ系ＣＰＵ部１８では、図３のステップ
ＳＴ１１で入力手段１９３からデータ送受信手段１９
２，１８５を経由して、プラント機器系からの入力デー
タを受信するとともに、オペレータステーション部１０
からの運転員の操作信号を受信し、（２）ステップＳＴ１２で制御演算を行い、（３）ステップＳＴ１３において判定手段１８３に自己
診断結果を送信する。

【００４９】（４）ステップＳＴ１３でＢ系ＣＰＵ部１
８の異常を検出しなかった場合には、ステップＳＴ１６
において、判定手段１８３で判定したＢ系ＣＰＵ部１８
の状態信号を信号通信手段１８２と信号線２３を経由し
て信号通信手段１７２に送信する。（５）次にステップＳＴ１７で信号通信手段１８２に送
信されてきているＡ系ＣＰＵ部１７の状態信号を読み取
り、Ａ系ＣＰＵ部１７が故障状態でなければ、以上の処
理が繰り返して実行される。

【００５０】（６）ステップＳＴ１７でＡ系ＣＰＵ部１
７の故障を検知すると、（７）ステップＳＴ１８に分岐し、判定手段１８３が切
換手段１８４に待機状態から制御状態に切り換える命令
を送信し、Ｂ系ＣＰＵ部１８を待機状態から制御状態に
切り換える。

【００５１】（８）一方、ステップＳＴ１３でＢ系ＣＰ
Ｕ部１８の異常を検知すると、ステップＳＴ１４に分岐
する。（９）ステップＳＴ１４において、Ｂ系ＣＰＵ部１８を
待機状態から故障状態に切り換え、（１０）ステップＳＴ１５でＢ系ＣＰＵ部１８の状態信
号をＡ系ＣＰＵ部１７に送信し処理を終了する。

【００５２】なお、以上とは逆にＡ系ＣＰＵ部１７が待
機状態、Ｂ系ＣＰＵ部１８が制御状態の場合も上記と同
様にして、（１）Ｂ系ＣＰＵ部１８はプラント機器系５０とオペレ
ータステーション部１０からの入力信号を制御演算しプ
ラント機器系５０に制御データを出力し、（２）Ａ系ＣＰＵ部１７はプラント機器系５０とオペレ
ータステーション部１０からの入力信号の制御演算のみ
を行い、制御データの出力は行わない。

【００５３】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、Ａ系ＣＰＵ部１７とＢ系ＣＰＵ部１８の２つの制御
系間で、従来行っていた入力データを伝送するための特
別な処理を削除することができ、処理を単純化できる。
また、２つの制御系は常に入力信号の制御演算を行って
いるため、制御状態の制御系に故障が検知され制御系の
切り換えを行った場合、または操作員が手動で制御系の
切り換えを行った場合に、制御データが突変することな
くプラント機器系５０の制御を維持することができる。
従って、ＣＰＵ部の負担を軽減し、信頼性を向上させる
ことができる。

【００５４】実施の形態２．実施の形態１では、制御系
の切り換えによって制御データが突変しないものを示し
たが、この実施の形態は、出力手段に制御状態の制御系
からのデータ監視手段を設けることにより、２つの制御
系が共に故障状態になった場合にも、プラント機器への
制御データを維持するようにしたものである。

【００５５】図４はこの発明の実施の形態２によるディ
ジタル制御装置を示す構成図であり、実施の形態１の各
部に相当する部分には図１と同一符号を付してその説明
を省略する。図において１９５は、制御状態の制御系か
ら送られてくる信号を監視するデータ監視手段である。

【００５６】次に動作について説明する。ここで、図５
は実施の形態２におけるデータ監視手段の処理動作の一
例を示したフローチャートである。（１）入出力手段１９のデータ監視手段１９５は、ステ
ップＳＴ２１において先ず、カウンタをリセットしステ
ップＳＴ２２でカウンタをカウントアップする。

【００５７】（２）次にステップＳＴ２３で、Ａ系ＣＰ
Ｕ部１７またはＢ系ＣＰＵ部１８の何れかの制御状態の
制御系から、制御データがデータ送受信手段１９１また
はデータ送受信手段１９２を経由して、出力手段１９４
に送信されてきたか否かを確認する。（３）ステップＳＴ２３で制御データの送信を確認する
と、（４）ステップＳＴ２４でカウンタをリセットする。

【００５８】（５）また、制御データの送信がない場合
にはステップＳＴ２５で、あらかじめ設定しているカウ
ンタの設定値とカウンタ値を比較する。（６）カウンタ値が設定値未満であれば、ステップＳＴ
２２に戻ってカウンタのカウントアップを行い、制御デ
ータが送信されてくるまで以上の処理を繰り返す。

【００５９】（７）ステップＳＴ２５でカウンタ値が設
定値以上の場合には、タイムアップとなり異常が発生し
たとしてステップＳＴ２６に分岐する。（８）ステップＳＴ２６ではデータ監視手段１９５が出
力手段１９４に対して、制御データの保持命令を送信
し、出力手段はそれ以降、制御データを保持して、その
制御データで制御を続ける。

【００６０】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、Ａ系ＣＰＵ部１７とＢ系ＣＰＵ部１８の両系ともが
故障状態になり、制御データを出力手段１９４に送信し
なくなった場合には、データ監視手段のカウンタ値が設
定値以上になり、データ監視手段１９５が出力手段１９
４に制御データの保持命令を送信することにより、プラ
ント機器系５０への異常データの出力を阻止することが
できる。

【００６１】実施の形態３．実施の形態２では、２つの
制御系が共に故障状態になった場合も、プラント機器へ
の制御データを維持することができるものを示したが、
この実施の形態は、オペレータステーション部に操作信
号記憶手段を設けるとともに、ＣＰＵ部の演算手段に信
号通信手段を通して他系への操作信号を読み取る処理を
設けることにより、故障状態から制御状態または待機状
態になった場合に、プラント機器への制御データを維持
することができるようにしたものである。

【００６２】図６はこの発明の形態３によるディジタル
制御装置を示す構成図であり、実施の形態１の各部に相
当する部分には図１と同一符号を付してその説明を省略
する。図において１０１は、オペレータステーション部
１０への運転員からの操作信号の状態を記憶する操作信
号記憶手段である。この記憶手段は、操作されるスイッ
チ（ソフトウエアスイッチ）がどれがＯＮかＯＦＦか。
何％の値を出力したか等のスイッチのステータスを記憶
する。

【００６３】次に操作について説明する。ここで、図７
は実施の形態３における故障状態から待機状態へ切り換
わるときの制御処理動作の一例を示したフローチャート
である。なお、この図７には、Ａ系ＣＰＵ部１７が故障
状態から待機状態に切り換わる場合について示してい
る。

【００６４】（１）故障状態であるＡ系ＣＰＵ部１７の
故障要因を取り除き、待機状態に切り換わる時に、Ａ系
ＣＰＵ部１７では、先ずステップＳＴ３１で、信号通信
手段１７２に送信されてきているＢ系ＣＰＵ部１８の状
態信号を読み取り、Ｂ系ＣＰＵ部１８が故障状態であれ
ば、（２）ステップＳＴ３２でオペレータステーション部１
０の操作信号記憶手段１０１から信号線２４と操作信号
通信手段１７４を経由して、Ａ系ＣＰＵ部１７およびＢ
系ＣＰＵ部１８が共に故障状態となる直前の運転員の操
作信号の状態を制御演算手段１７７に読み取り、（３）ステップＳＴ３３で待機状態に切り換え処理を終
了する。

【００６５】なお、Ａ系ＣＰＵ部１７およびＢ系ＣＰＵ
部１８が共に故障状態となる直前の運転員の操作信号の
状態を読み取るのは、両ＣＰＵ部が共に故障状態では操
作をしないので操作信号は発生せず、従って、両者が故
障になる直前の操作信号の状態を読みとる。

【００６６】（４）ステップＳＴ３１でＢ系ＣＰＵ部１
８が故障状態でなければ（制御状態または待機状態であ
れば）、ステップＳＴ３４に分岐する。（５）ステップＳＴ３４では、Ｂ系ＣＰＵ部１８の信号
通信手段１８２に制御演算手段１８７から送信されてい
るオペレータステーション部１０からの操作信号の状態
（制御演算手段１８７に蓄えられているＡ系ＣＰＵ部１
７が待機状態に切り換わる時点の操作信号の状態）を、
信号線２３と信号通信手段１７２を経由して制御演算手
段１７７に読み取り、（６）ステップＳＴ３３で待機状態に切り換え、処理を
終了する。

【００６７】なお、上記（５）のステップＳＴ３４の処
理の代わりに、次のようにしてもよい。操作信号記憶手
段１０１に記憶されているＡ系ＣＰＵ部１７が待機状態
に切り換わる直前の操作信号の状態を制御演算手段１７
７に読み取るステップとし、その後、ステップＳＴ３３
で待機状態に切り換え、処理を終了する。

【００６８】なお、以上とは逆にＢ系ＣＰＵ部１８が故
障状態から待機状態に切り換わる場合も上記と同様にし
て、Ｂ系ＣＰＵ部１８の制御演算手段１８７は操作信号
を読み取る。

【００６９】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、故障要因を取り除き故障状態から待機状態に切り換
わる場合に、オペレータステーション部１０または故障
状態ではない他の制御系から、操作信号を読み取り制御
演算を行うことができるため、その後、待機状態から制
御状態に切り換わった場合に制御データが突変すること
なくプラント機器系５０の制御を維持することができ
る。

【００７０】実施の形態４．実施の形態３では、故障要
因を取り除き故障状態から待機状態に切り換わる場合
に、操作信号を読み取り制御演算を行い、制御状態に切
り換わった場合に制御データの突変を阻止することがで
きるものを示したが、この実施の形態は、制御系に制御
演算監視手段を設けることにより、２つの制御系が共に
故障状態となり制御データが保持となった後、故障要因
を取り除き故障状態から制御状態になった場合に、一次
遅れ等の過去の制御演算結果に依存する制御演算がある
場合にも、安定した制御データをプラント機器に出力す
ることができるようにしたものである。

【００７１】図８はこの発明の形態４によるディジタル
制御装置を示す構成図であり、実施の形態３の各部に相
当する部分には図６と同一符号を付しその説明を省略す
る。図において、１７８はＡ系ＣＰＵ部１７が故障状態
から制御状態に切り換わった時に、あらかじめ設定され
た周期の間プラント機器系５０とオペレータステーショ
ン部１０からの入力信号の制御演算のみを行い、制御デ
ータの出力を行わないトラッキング状態を実現する制御
演算監視手段である。１８８は制御演算監視手段１７８
と同等の制御演算監視手段である。

【００７２】次に動作について説明する。ここで図９は
実施の形態４における故障状態から制御状態に切り換わ
る間のトラッキング状態での制御処理動作の一例を示し
たフローチャートである。なお、以下の動作は、Ａ系Ｃ
ＰＵ部１７のトラッキング状態について説明するもので
ある。

【００７３】（１）故障状態であるＡ系ＣＰＵ部１７の
故障要因を取り除き、制御状態に切り換わる時に、Ａ系
ＣＰＵ部１７では、先ずステップＳＴ４１で制御演算監
視手段１７８が動作周期を０にセットし、（２）ステップＳＴ４２で動作周期をカウントアップす
る。

【００７４】（３）次にステップＳＴ４３でプラント機
器系５０とオペレータステーション部からの入力データ
を受信し、（４）ステップＳＴ４４でこの入力データを制御演算手
段で制御演算する。（５）ステップＳＴ４５で制御演算監視手段１７８はあ
らかじめ設定しているトラッキング状態の動作周期の設
定値と動作周期を比較する。

【００７５】（６）動作周期が設定値未満であれば、ス
テップＳＴ４２に戻って動作周期のカウントアップを行
い、動作周期が設定値以上になるまで以上の処理を繰り
返す。（７）ステップＳＴ４５で動作周期が設定値以上となれ
ば、ステップＳＴ４６に分岐し、ステップＳＴ４６で自
系を制御状態に切り換えて処理を終了する。

【００７６】なお、以上とは逆にＢ系ＣＰＵ部１８が故
障状態から制御状態に切り換わる場合も上記と同様にし
て、Ｂ系ＣＰＵ部１８はトラッキング状態を設定値だけ
繰り返した後、制御状態に切り換わる。

【００７７】以上のように、この実施の形態４によれ
ば、故障状態から制御状態に切り換わる場合に、プラン
ト機器系５０とオペレータステーション部１０からの入
力信号を受信し制御演算を行うが、制御データの出力は
行わないトラッキング状態を設定周期だけ行うことによ
り、一次遅れ演算等の過去の制御演算結果に依存する演
算の出力値を安定ささせることができるため、プラント
機器系５０に安定した制御データを出力することができ
る。

【００７８】実施の形態５．実施の形態１から４では、
制御系のみを２重化したものを示したが、この実施の形
態は、入出力手段も２重化することにより、入出力手段
のいずれか一方が故障となった場合にも、プラント機器
系の制御を継続することができるようにしたものであ
る。

【００７９】図１０はこの発明の形態５によるディジタ
ル制御装置を示す構成図であり、実施の形態１から４の
各部に相当する部分には図１、図４、図６または図８と
同一の符号を付してその説明を省略する。図において、
１９は第１の入出力部としてのＡ系入出力手段である。
２６は第２の入出力部としてのＢ系入出力手段である。

【００８０】Ｂ系入出力手段２６内において、２６１は
Ａ系入出力部１９内のデータ送受信手段１９１と同等の
データ送受信手段、２６２は同じくデータ送受信手段１
９２と同等のデータ送受信手段、２６３は同じく入力手
段１９３と同等の入力手段、２６４は同じく出力手段１
９４と同等の出力手段、２６５は同じくデータ監視手段
１９５と同等のデータ監視手段である。２７はＡ系デー
タ伝送ライン２０と同等のＡ系データ伝送ラインであ
り、２８はＢ系データ伝送ライン２１と同等のＢ系デー
タ伝送ラインである。

【００８１】次に動作について説明する。Ａ系ＣＰＵ部
１７が制御状態、Ｂ系ＣＰＵ部１８が待機状態でＡ系入
出力部を用いてプラント機器系５０からの入力データの
受信およびプラント機器系５０への制御データの出力を
行っている場合について説明する。

【００８２】（１）制御状態にあるＡ系ＣＰＵ部１７
は、自己診断手段１７１でＡ系入出力手段１９内の入力
手段１９３の自己診断を行い、判定手段１７３に自己診
断結果を送信する。（２）判定手段１７３は入力手段１９３の自己診断結果
を信号通信手段１７２と信号線２２を経由してＢ系ＣＰ
Ｕ部１８の信号通信手段１８２に送信する。

【００８３】（３）入力手段１９３の異常を検出しなか
った場合には、Ａ系入出力手段１９の入力手段１９３か
らデータ送受信手段１９１とＡ系データ伝送ライン２０
を経由して送られてくるプラント機器系５０からの入力
データをデータ送受信手段１７５を通して受信するとと
もに、オペレータステーション部１０からの運転員の操
作信号を信号線２４を経由して、操作信号通信手段１７
６を通して受信する。

【００８４】（４）自己診断手段１７１がＡ系入出力手
段１９内の入力手段１９３の異常を検出すると、Ｂ系入
出力手段２６の入力手段２６３からデータ送受信手段２
６１とＡ系データ伝送ライン２７を経由して送られてく
るプラント機器系５０からの入力データをデータ送受信
手段２６１を通して受信するとともに、オペレータステ
ーション部１０からの運転員の操作信号を信号線２４を
経由して、操作信号通信手段１７６を通して受信する。

【００８５】（５）この入力データを制御演算手段１７
７で制御演算し、自己診断手段１７１でＡ系入出力部１
９内の出力手段１９４の自己診断を行い、判定手段１７
３に自己診断結果を送信する。（６）出力手段１９４の異常を検出しなかった場合に
は、制御演算の結果得られるプラント機器系５０を制御
するための制御データをデータ送受信手段１７５とＡ系
データ伝送ライン２０とデータ送受信手段１９１を経由
して、出力手段１９４から出力する。

【００８６】（７）自己診断手段１７１がＡ系入出力手
段１９内の出力手段１９４の異常を検出すると、制御デ
ータをデータ送受信手段１７５とＡ系データ伝送ライン
２７をデータ送受信手段２６１を経由して、出力手段２
６４から出力する。

【００８７】（８）一方、Ｂ系ＣＰＵ部１８は当初プラ
ント機器系５０に対して待機状態となっている。この
時、Ｂ系ＣＰＵ部１８は信号通信手段１８２に送信され
ている入力手段の自己診断結果を読み取り、Ａ系ＣＰＵ
部１７が用いた入力手段１９３または２６３を用いてプ
ラント機器系５０からの入力データ受信するとともに、
オペレータステーション部１０からの運転員の操作信号
を受信し、制御演算を行う。

【００８８】なお、以上とは逆にＡ系ＣＰＵ部１７が待
機状態、Ｂ系ＣＰＵ部１８が制御状態の場合も上記と同
様にして、（１）Ｂ系ＣＰＵ部１８はプラント機器系５０からの入
力信号を正常な入力手段を用いて受信するとともにオペ
レータステーション部１０からの入力信号を受信し、制
御演算を行い、その結果を正常な出力手段を用いてプラ
ント機器系５０に制御データを出力する。

【００８９】（２）Ａ系ＣＰＵ部１７はプラント機器系
５０からの入力信号をＢ系ＣＰＵ部１８が用いた入力手
段を用いて受信するとともにオペレータステーション部
１０からの入力信号を受信し、制御演算のみを行い、制
御データの出力は行わない。

【００９０】以上のように、この実施の形態５によれ
ば、入力手段の一つが故障しても残る正常な入力手段を
通してプラント機器系５０からの入力信号を受信できる
とともに、出力手段の１つが故障しても残る正常な出力
手段を通してプラント機器系５０へ制御データを出力で
きるため、入出力手段に単一故障が発生してもプラント
機器系５０の制御は継続可能である。

【００９１】

【発明の効果】

（１）以上のように、この発明によれば、２つの制御系
のそれぞれが制御対象およびオペレータステーションか
らの入力信号を受信し、同じ制御演算をするようにした
ので、２重化された制御系の相互間で入力データをやり
とりする必要がなくなり、また、制御データが突変する
ことなく制御対象の制御を維持することができる。

【００９２】（２）また、制御状態の制御系に故障が起
こった場合に、故障を検知して、正常な制御系が制御状
態に切り換わるように構成したので、制御データが突変
することなく制御を維持することができ、信頼性を向上
させることができる。

【００９３】（３）また、手動での系切換指令が入力さ
れた場合に、制御系が切り換わるように構成したので、
制御データが突変することなく制御を維持することがで
き、信頼性と保守性を向上させることができる。

【００９４】（４）また、第１および第２の制御系から
の制御データを監視するようにしたので、２つの制御系
が共に故障状態となった場合に制御データを保持でき、
信頼性を向上させることができる。

【００９５】（５）また、故障状態から待機状態にした
場合に、故障状態でない他系から操作信号を受信するよ
うに構成したため、自系が故障状態の間のオペレータス
テーションからの操作信号を得ることができ、他の制御
系と同一の演算を開始し制御性を向上させることができ
る。

【００９６】（６）また、オペレータステーションの操
作信号を記憶する操作状態記憶手段を備え、故障状態か
ら待機状態にした場合に、他系が故障状態でない場合
に、上記操作状態記憶手段から待機状態にする直前の操
作信号の状態を読み出し、他の制御系と同一の演算を開
始するようにしたので、制御性を向上させることができ
る。

【００９７】（７）また、オペレータステーションの操
作信号を記憶する記憶手段を備え、第１および第２の制
御系が共に故障状態となり、その後、その一方の制御系
が制御状態になる場合に、上記記憶手段から両制御系が
故障状態となる直前の操作信号の状態を読み出し、制御
演算状態から制御を開始するようにしたので、制御性を
向上させることができる。

【００９８】（８）また、制御演算が安定するまで制御
データを出力しないように構成したため、故障状態から
制御状態に切り換わった場合に制御データが突変するこ
となく安定した制御データを制御対象に出力でき、制御
性を向上させることができる。

【００９９】（９）また、２つの入出力手段を備え、故
障が発生した場合には自動的に他方の入出力手段を用い
るように構成したため、入出力手段の単一故障では、制
御機能を喪失しないようにでき信頼性を向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１によるディジタル制御
装置を示す構成図である。

【図２】この発明の実施の形態１による制御状態の制御
系の制御処理動作の一例を示したフローチャートであ
る。

【図３】この発明の実施の形態１による待機状態の制御
系の制御処理動作の一例を示したフローチャートであ
る。

【図４】この発明の実施の形態２によるディジタル制御
装置を示す構成図である。

【図５】この発明の実施の形態２によるデータ監視手段
の処理動作の一例を示したフローチャートである。

【図６】この発明の実施の形態３によるディジタル制御
装置を示す構成図である。

【図７】この発明の実施の形態３による故障状態から待
機状態に切り換わる制御系の制御処理動作の一例を示し
たフローチャートである。

【図８】この発明の実施の形態４によるディジタル制御
装置を示す構成図である。

【図９】この発明の実施の形態４によるトラッキング状
態の制御系の制御処理動作の一例を示したフローチャー
トである。

【図１０】この発明の実施の形態５によるディジタル制
御装置を示す構成図である。

【図１１】従来のディジタル制御装置を示す構成図であ
る。

【符号の説明】

１０オペレータステーション部、１７Ａ系ＣＰ
Ｕ部（第１の制御系）、１８Ｂ系ＣＰＵ部（第２の制
御系）、１９入出力手段、第１の入出力手段、２６
第２の入出力手段、２２，２３，２４，２
５信号線、２０，２７Ａ系データ伝送ライン、２
１，２８Ｂ系データ伝送ライン、５０プラント機器
系、１０１操作信号記憶手段、１７１，
１８１自己診断手段、１７２，１８２信号通信
手段、１７３，１８３判定手段、１７４，１
８４切換手段、１７５，１８５，１９１，１９２，２
６１，２６２データ送受信手段、１７６，１８６操
作信号通信手段、１７７，１８７制御演算手段、１７
８，１８８制御演算監視手段、１９３，２６３入力
手段、１９４，２６４出力手段、１９５，２
６５データ監視手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】計算機能を有し制御対象を制御する制御
系を２系統備えると共に、上記制御系へ操作信号を送出
するオペレータステーションを備えたディジタル制御装
置において、上記両制御系の各々が、上記制御対象から
の入力データとオペレータステーションからの操作信号
とを受信して、上記両制御系で同じ制御演算を実行し、
上記両制御系のいずれか一方の制御系は制御演算結果の
制御データを出力して上記制御対象を制御する制御状態
とする共に、他方の制御系は制御演算結果を出力しない
待機状態とし、且つ、制御状態の制御系を待機状態に、
待機状態の制御系を制御状態に切り換え可能としたこと
を特徴とするディジタル制御装置。
【請求項２】請求項１のディジタル制御装置におい
て、制御状態の制御系の故障を検知すると、上記制御状
態の制御系を故障状態に切り換えると共に、他方の制御
系を待機状態から制御状態に切り換えるようにしたこと
を特徴とするディジタル制御装置。
【請求項３】請求項１または請求項２のディジタル制
御装置において、系切り換えの操作信号が入力される
と、制御状態の制御系を待機状態に、待機状態の制御系
を制御状態に切り換えるようにしたことを特徴とするデ
ィジタル制御装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項のディジタ
ル制御装置において、２つの制御系から制御対象への制
御データが所定時間出力されないと、その時点の上記制
御対象への制御データの出力を保持するデータ監視手段
を備えたことを特徴とするディジタル制御装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項のディジタ
ル制御装置において、２つの制御系に、それぞれの制御
系での制御演算結果を互いに授受しうる信号通信手段を
設け、故障状態となった一方の制御系の故障要因を取り
除き待機状態にした場合に、他方の制御系が制御状態ま
たは待機状態のときは、上記信号通信手段を用いて、他
方の制御系で受信されているオペレータステーションか
らの操作信号の状態を読み取り、上記他方の制御系と同
じ演算を開始するようにしたことを特徴とするディジタ
ル制御装置。
【請求項６】請求項１〜４のいずれか１項のディジタ
ル制御装置において、オペレータステーションからの操
作信号の状態を記憶する操作状態記憶手段を備え、故障
状態となった一方の制御系の故障要因を取り除き待機状
態にした場合に、他方の制御系が制御状態または待機状
態のときは、上記操作状態記憶手段から上記待機状態に
する直前の操作信号の状態を読み取り、制御演算を開始
するようにしたことを特徴とするディジタル制御装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか１項のディジタ
ル制御装置において、請求項１〜５のいずれか１項のデ
ィジタル制御装置の場合は、オペレータステーションか
らの操作信号の状態を記憶する操作状態記憶手段を備
え、請求項６のディジタル制御装置の場合は、そのディ
ジタル制御装置に含まれる操作状態記憶手段を用い、２
つの制御系が共に故障状態となり、その後、少なくとも
いずれか一方の制御系の故障要因を取り除き待機状態に
した場合に、待機状態にした制御系は、上記操作状態記
憶手段から上記両制御系が共に故障となる直前の操作信
号の状態を読み取り、故障となる直前の制御演算から演
算を開始するようにしたことを特徴とするディジタル制
御装置。
【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項のディジタ
ル制御装置において、２つの制御系が共に故障状態とな
り、その後、いずれか一方の制御系の故障要因を取り除
き故障状態から制御状態に切り換える場合に、上記制御
状態に切り換える制御系は、オペレータステーションか
らの操作信号の状態と制御対象からの入力データとを読
み込んで制御演算を行い、所定時間経過後の制御演算結
果を制御データとして制御対象へ出力するようにしたこ
とを特徴とするディジタル制御装置。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか１項のディジタ
ル制御装置において、２つの制御系と制御対象との間に
あって、上記両制御系からの制御データを上記制御対象
に対応する制御データに変換して上記制御対象へ出力す
ると共に、上記制御対象からの入力データを上記両制御
系に対応する入力データに変換して上記両制御系へ出力
する入出力手段を設けたことを特徴とするディジタル制
御装置。
【請求項１０】請求項９のディジタル制御装置におい
て、２つの入出力手段を設け、通常はいずれか一方の入
出力手段を用い、この一方の入出力手段が故障すると、
他方の入出力手段を用いるようにしたことを特徴とする
ディジタル制御装置。