JPS60151706A - 冗長制御装置 - Google Patents

冗長制御装置

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JPS60151706A
JPS60151706A JP706384A JP706384A JPS60151706A JP S60151706 A JPS60151706 A JP S60151706A JP 706384 A JP706384 A JP 706384A JP 706384 A JP706384 A JP 706384A JP S60151706 A JPS60151706 A JP S60151706A
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JP
Japan
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control device
output
failure
control
circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP706384A
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English (en)
Inventor
Hideo Isobe
英夫 磯部
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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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F11/00Error detection; Error correction; Monitoring
    • G06F11/07Responding to the occurrence of a fault, e.g. fault tolerance
    • G06F11/16Error detection or correction of the data by redundancy in hardware
    • G06F11/18Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using passive fault-masking of the redundant circuits
    • G06F11/183Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using passive fault-masking of the redundant circuits by voting, the voting not being performed by the redundant components
    • G06F11/184Error detection or correction of the data by redundancy in hardware using passive fault-masking of the redundant circuits by voting, the voting not being performed by the redundant components where the redundant components implement processing functionality

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は例えば原子力発電所の安全保護系、JiL子炉
廻りの制御装りあるいは主機(タービン、発電機等)の
ifi制御装置等、極めて高い信頼性および安全性が要
求されるシステムに好適な冗長制御装置I′t、に関す
る。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
原子力発電所の重要制御装置特に保設系関係については
、安定設計指針その他によシ制御装置を冗長に構成する
ことが義務づけられている。また、これ以外の制御装置
についても、重要度が比較的高いものについては冗長設
計が採用され一〇おシ、これらによ〕原子力発電所にお
いては制御装置の部分的な故障によシ、直ちに発電所の
運転件止などの状態に陥ることのないような配慮が払わ
れでいる。
原子力発電所に適用される′1bIJ仙1装置6゛の冗
長構成にはZ Jj化および3重化かるり、4止化の通
用も行なわれている。重要度の高い1ijil (d’
J装置i:′Lにじ°1しては、現在では3重化以上と
することが通例でりる。
第1図にこのような冗長jii制御装置の例として、3
重化の場合の概念図を示す。図において、質素制御装置
1は実際の制alを司どるし分であり〜全部で3台ある
。一般にはこの女素ii:I仰装置lデlの出力は複数
であるが、ここでは1点で代表し9索出力2で表9.わ
しておシ、3台の硬素1iil制御装置lがらのそれぞ
れは等価な内容のものである。3点の要素出力2は、出
力選択P−ト回路である2/3ゲ一ト回路3すなわち3
点の入力中2点以上が一定許容偏差内で一致したとき、
その一致した入力と等価々信号出力を行なう回路に入力
され、1点の制御出力4に集約される。
第1図の3重化冗長Wrlj御装置の特徴は、1台の要
素制御装置1に故障が生じても、残)2台が正常であれ
ば制御装置出力としてはその機能が維持される点にある
。原理的には要素出力2の如何なる異常もそれが1点で
ある限り許容され、制御装置全体としては誤不動作める
いは誤動作を行なうことは回避されるつ ところで、この3重化制御装置では、1台の要素制御装
置1に故障が生じた以後も1b1]御装置全体として十
分な信す・n性、安定性が保たれるかと言うとそうでも
ない。1台の要素in!I 4+Itl装置1に故障が
生じた場合、一般には2/3ダ一ト回路3の原理上、残
シ2台の要素制御装置1は常に健全であることが運転継
続のためには必要である。このことは、ある意味で単−
系よシ信頼度が低下していることを意味している。つま
シ、それは故障の仕方すなわちモード(安全モード、非
安全モード)によっては2台目の要素制御装置1の故障
が制御出力4を制御対象にとって著しく危険なものとす
るおそれがあることを意味する。
一般に故障のモードには、その制御対象にとって安全側
であるものと非安全側であるものとの二つがある。上記
の3M化制御装置では、1台の要素制御装置1がその制
御対象にとって非安全側モードの故障をすると、残り2
台の要素制御装置lは2台あるにもかかわらずもはや1
台も非安全側モードに故障することは許されない。もし
、そのような故障が生ずれば直ちに危険な状態が発生し
、たとえ残り1台の要素制御装置it 1が正常であっ
ても何の意味もなさない。
このことから、第1図の3血化制御装五では1台の*素
制御装置lに故障が生じた場合、直ちに修復を行なうこ
とが一般的には不可欠となる。すなわち、1台の要素制
御装置lに故障が生じた場合、そのまま運転継続するこ
とは非常な危険がつきまとうと言える。
以上、3爪化制御装置を中心に論じたが、よシ高次な冗
長系においても大小の違いはあれ、同じ危険性を回避す
ることはできない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、1台の要素制御装置に故障が生じた以
後も十分な信頼性あるいは安全性を保ちなから運転を継
続し得る冗長制御装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の冗長制御装置は、冗長系を構成する各JAlA
l動制御装置障およびそのモードを検出する故障モード
検出回路と、故障モード検出回路からの出力によりその
出力選択ケ゛−ト論理を変更する機能を有した出力選択
ダート回路とを具備したことを特徴とするもので、1台
の要素制御装置に故障が発生した以後は、出力選択f−
)論理をそれ以後の故障モードが女定側となるよう変更
することで、制御対象にとって安全性が損われることの
ないようにしようとするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の冗長制御装置を3止化構成にした場合を
例にとシ、その実施例を第2図を参照して説明する。な
お、本実施例では、制御装置出力の喪失する方向は2値
ディジタル信号の場合“L#。
”H”の2状態の”L”側、アナログ信号の場合レンジ
の最小値が制御対象にとシ安全側であるものとする・ 本実施例の冗長制御装置は、実際の制御Iを司どる3台
の機能的に等価な要素制御装置lと、安制御装置lから
の3点の要素出力2を受り、それら相互間の比較および
予め内部内部にセットされているモード情報との比較と
によシ、要素制御装置1の故障およびその故障モードを
検出し、その内容に応じてコントロール出力5を変化さ
せる故障モード検出回路6と、3点の要素出力2および
コントロール出力5を受けて、それを374論理(アナ
ログ信号の場合には4点の信号の中で大きい方から3番
目の値のものを出力する)にて1点の制排出力4とする
3/4り゛−ト回路7とから成る。
以上の構成で、全ての要素制御装置1が正常な場合、制
仙1出力4は3台の要素制御装置1の三つの要素出力2
の2/3論理で行なわれる。1台の要素制御装置〆11
が故障した場合は、残る2台の要素制御装j7. lの
イ11」れか一方が正常に動作すれば制御対象にとって
安全側であるili制御出力4が得られるよう、3/4
ケ゛−ト回路7の笑l!i機能を動的に変化させる。こ
の作用を司どるのが故障モード検出回路6である。
故障モード検出回路6シ1、二つの状態を持つ順序回路
であり、全ての要素flill rllt] ’A A
 Jが正常なとき、すなわち三つの要素出力2がJ′1
″容偏差各個一致している」助合には、そのコントロー
ル出力5は”H#状態となる(アナログ信号を扱う場合
はレンジの最大(+fL)。この状態のとき3/4ケ゛
−ト回路7の一つの入力(コントロール出力5)には゛
′f状態が成立したこととなシ、残りの三つの入力のう
ち二つが’)I”状態となることで、その出力(制御出
力4)は“H″状態すなわち実質的に要素出力2に対し
て2/3論理として作用することとなる。
故障モード検出回路6のもう一つの状態は、三つの要素
fti制御装置イlのうち1台に故障が生じた場合に、
そのモードによってコントロール出力5の状態を決定す
る状態である。故障モード検出回路6は三つの要素出力
2の状態を比軟して、要素制御装置1の故障の有無を検
出する。この検出は、三つの要素出力2の中に不一致、
すなわち1照が他の2点と七〇rF谷’lui差範囲を
逸脱し−Ci+j;っ/こ状態となっていないかを見出
すことによって行なう。
ただし、2台の要素11□IJ61装置lが同日、テに
同じモードに故障した場合、正常なり素出力2を出して
いる要素制御装置1を故障と見放すこととなるが、2台
回時に故障が生じる確率は極めて低く、寸だその場合に
は3台共通の原因(例えば′「ILυMlv1)が大部
分を占める。従って、ここでは2台同時故障はほとんど
発生しないものとして無視する。
故障モード検出回路6によって見い出される故障には、
その該当要素出力2が+tLn側となるものと、’H”
側となるものとの2社類がある。故障モード検出回路6
は、予め何れのモードの故障が制御対象にとって安全側
であるか、非安全側であるかをモード情報として有して
おり、との笑施例ではL”′側が安全側としてセットさ
れている。
要素制例装(61の故障が゛ビ側の場合、故障モード検
出回路6はモード情報に基づきそのコントロール出力5
を最初の状態である゛H″状態のまま保持する。これは
、コントロール出力5を″L″状態とすると、:(/4
ケ゛−ト回路7の4人力のうち“H″状態人力が二つと
なり、制御出力4が”L ”側に誤動作してしまうこと
と、3/4ケ9−1・回路7の一つの入力は要素制御装
置度1の故障のため、゛L″状態であるので、残92台
の要素flill 0−11装置工が正常ならば3/4
購理によって止當な制御出力4を得るためである。−ま
た、要素制御装置Jが°゛L″側故障のとき、故1櫂モ
ード検出回路6のコントロール出力5を11”状態に保
つことにより、残92台の要素1b制御装置7,341
のいずれが故障したとき、制御出力4を“L″状jルの
安全側に保つことができる。
要素制御装置lの故障が“11″側の場合、故障モード
検出回路6はモード情報に基づきそのコントロール出力
5を第2の状態である゛L#状態に変化させる。これは
コントロール出力5が”H”状態のまま保持されると、
残シ2台の要素制御装置1の一方が更にH″側に故障し
た場合、制御対象にとって安全側である“L″状態制御
出力4を得ることが不可能となるためである。コントロ
ール出力5を″′L″状態とすることで、残り2台の要
素制御装置1が共に正常であれば正常な制御出力4を得
ることができる。まプこ、2台の要素制御装置]のうち
1台が故障した場合は、制御出力4として、制御対象に
とって安全側の”L’状態出力がn1能となる0 以上の故障モード検出回路6の動作をまとめると下表1
の通pとなる。
表1 尚、故障モード検出回路6のコントロール出力5は最初
の故障検出に伴なって変化した状態(故障モードによっ
ては変化しない)のまま、以後は要素出力2に変化が生
じても変化させないよう構成する。
このようにして、1台の要素制御装置1に故障が生じた
以後、さらに2台目の要素制御装置1が何れのモードに
故障しても、制御対象の安全性は残り1台の要素制御装
置1が健全である限シ保たれる。従って、一般の3重化
冗長制御装置のように、2台目の要素制御装置1の故障
によ多制御対象にとって危険な状態が生ずることはない
。また、故障モード検出回路6の果す機能が上述の通シ
単純なため、例えばディジタル2値信号を扱う場合、A
NDP−) 、0Rr−ト、EXORr−ト、7リツグ
フロツプ等の素子を用いて簡単にかつ高信頼度のものと
して構成でき、故障モード検出回路6の誤動作等の可能
性を非常に少なくし得る。特に、本発明の冗長制御装置
では、万一故障モード検出回路6が非安全側に故障して
も、出力選択f−)回路部の論理は2/3論理となるの
で、一般の3重化制御装置の機能は保たれる。
尚、上記実施例では、制御装置出力の喪失方向が安全側
である制御対象の場合には、出力選択r−ト回路を2A
ダ一ト回路とし、故障モード検出回路のコントロール出
力を反転させることで同様に構成することができる。ま
た、出力選択ダート回路を375ダ一ト回路とし、故障
モード検出回路のコントロール出力を2点とすることで
、制御装置出力の喪失方向、非喪失方向の倒れにも対処
しうる構成とすることもできる。まだ、本発明の冗長制
御装置は4重化以上の冗長系にも、適用可能なことも言
う迄もない。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、1台の要素制御装置に故
障が生じても如何なる継続的ないし一過的な異常制御状
態となることはなく、更にその故障状態のまま高い安全
側信頼度を維持しつつ運転を継続することができる。こ
のことは、本来なら1台の要素制御装置に故障が発生し
た場合、直ちに必要な修復作粟を不要とするものであシ
、計画的な保守対応を行ないうるようにする効果がある
従って、制御装置修復のために発電所を停止させる等の
運転上の重大なインパクトを回避することができる。ま
た、一般にこの種の冗長制御装置では、1台の要素制御
装置に故障が生じたまま運転継続することは、それが重
要な制御装置であればある程大きな危険性を伴なう。こ
のため、故障の有無を運転員が知シ得るようにすること
が必要である。本発明によれば、このような状態におい
ても十分な安全性、信頼性を維持することが可能であり
、必ずしもこのような故障表示の必要はない。
このことは運転員に対する負担を減らす意味で、大きな
効果をもたらすものである。更に、本発明によれば基本
的に冗長度を高めることなく、構成が単純な故障モード
検出回路を付〃口するだけで、以上の効果を得ることが
でき、小型で高信頼度の制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の3重化冗長制御装置の概念図、第2図は
本発明の一実施例を示す冗長制御装置の概念図である。 1・・・要素制御装置、2・・・要素出力、3・・・2
/3ゲ一ト回路、4・・・制御出力、5・・・コントロ
ール出力、6・・・故障モード検出回路、7・・・3/
4 r −ト回路。 (7317) 代理人 弁理士 則 近 憲 佑(ほか
1名) 第1図 ど1 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 少なくとも3台の機能的に同一な制御装置と、これら制
    御装置からの各出力信号を比較照合して故障のモードを
    検出し、そのモードに応じた信号を出力する故障モード
    検出回路と、この故障モード検出回り1Sおよび前記谷
    1u1]御装Wχからの各出力信号を比較照合し、ま1
    ・各個差内で、ある定められた個数以上の信号が一致し
    たとき、その一致した信号と等価な信号を出力する出力
    選択r−)回路とを備えてなることを特徴とする冗長制
    御装置@
JP706384A 1984-01-20 1984-01-20 冗長制御装置 Pending JPS60151706A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP706384A JPS60151706A (ja) 1984-01-20 1984-01-20 冗長制御装置

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JP706384A JPS60151706A (ja) 1984-01-20 1984-01-20 冗長制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS60151706A true JPS60151706A (ja) 1985-08-09

Family

ID=11655606

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JP706384A Pending JPS60151706A (ja) 1984-01-20 1984-01-20 冗長制御装置

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JP (1) JPS60151706A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62182802A (ja) * 1986-02-05 1987-08-11 Nec Corp 障害対応プロセス制御装置
TWI719319B (zh) * 2017-06-15 2021-02-21 美商慧盛材料美國責任有限公司 氣體供應系統

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62182802A (ja) * 1986-02-05 1987-08-11 Nec Corp 障害対応プロセス制御装置
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