JPS6081602A - プロセス調節計のバツクアツプ方式 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、プロセス調節計の７へツタアップ方式に関し
、ディジタル式分散形プロセス調節計を用いた複数ルー
プの制御において調節計の異常時にも実質上正常時と同
様な制御を行なうハックアンプ方式に関する。

従来技術 ディジタル式分散形プロセス調節計は、マイクロプロセ
ッサを使用し危険分散のため制御ループ毎にプロセンサ
を持ち、１台のプロセ・ソサ又は調節計の異常を当該１
ルーズのみに局限し他に波及させない利点を持つ。しか
し、■ループといえども重要なループの場合には重大な
トラブルとなるのを防止できないのが実状である。

従来技術における異常時対策として、通常形調節計では
、出力ホールドと称して、プロセスにうえる操作量を異
常発生直前の値に保持し、修理により回復するまでその
まま待つ方法がある。この方法には、異常発生後のプロ
セスの変化に対応できず長時間の７へツタアップは非常
に危険である欠点がある。

また、ハードマニュアルと称して、電源、ボテノンゴメ
ータなどの比較的故障率の低い部品のみを用いてプロセ
ス操作量の手動制御回路を構成し、調節計の異常が検知
されると自動的にこの手動制御回路に切替える方法があ
る。この方法には、修理による正常復帰又は正常な調節
計との交換までの間、操作員による常時監視操作を要す
る欠点がある。

一方、最近では、品質向上、省エネルギーなどの一般的
要因及びマイクロプロセッサによる処理能方向上などの
技術的要因のため、単純なｌルーズのＰＩＤ制曲から、
２〜３ルーズの複合制御、或は高度な演算処理を含む制
御などが増加しており、現在のいわゆる分散形調節計も
これらの新しい制御方式に対応できるようになっている
。これらの分散形調節計や新しい制御方式の場合は、手
動操作による／へツクアップは殆ど不可能である。

他のバックアップ方法として、各制御ループに対する調
節計を二重化することも考えられるが、これでは投資額
が倍増し、経済的に必ずしも容易に実施できない欠点が
ある。

更に他のバックアップ方法は、各種調節計の故障率を勘
案して複数台に１台だけバックアップ調節計を用意し、
異常時にバックアップ調節計に切替えて使用するもので
ある。この方法は、すべての制御ループが実質−ヒ画−
的で単純なループのみである場合に可能であるが、前述
の複合ループや高度演算処理を含むループで個々の調節
計毎に異なる処理を行なう場合においては、１種類の調
節計のみでは実効のあるバックアップができない欠点を
生ずる。

発明の目的 従って、本発明の目的は、従来技術のヒ記欠点を解決し
、複数台の分散形調節計に対するバックアップを１台の
調節計ｆ段により達成する方式を提供するにある。

発明の構成 上記目的を達成するため、本発明によるプロセス調節計
のバックアップ方式は、それぞれソフトウェア接続可能
なＲＯＭ又は揮発性メモリよりなる調節計１段及び異常
検出回路を有する複数台の分散形プロセス調節計に対す
るものであり、分散形プロセス調節計の調節計手段と実
質上同一の予備調節計ｆ段、前記予備調節計手段の条件
を切替える切替手段、ループ構成、制御パラメータ、一
時データ、及び制御パラメーを記憶する手段、前記分融
形プロセス調節計の異常検出回路の出力に応答してスイ
ッチ切替信号を発生するスイッチ切替制御１段、並びに
前記スイッチ切替信号に応答するスイッチ切替回路を有
するパックアンプ用調節計：並びに前記スイッチ切替回
路に接続され任意の前記分散形プロセス調節計の入出力
と前記予備調節計ｆ一段の入出力とを切替える入出力切
替手段を備えてなる構成を用いる。

実施例 本発明の一実施例において使用される分散形調節計の構
成を第１図及び第２Ａ図ないし第２Ｃ図を参照して説明
する。分散形調節計１に加えられるプロセス沖１定値な
どの入力アナログ信号ＩＡＩないしＩＡｎは、マルチプ
レクサｌＯ１により切り替えられ、アナログ・ディジタ
ル変換器１０２で変換の後、パス１０３を介してメモリ
１０４に記憶される。入力ディジタル信ｑ■Ｄ　ｌない
しよりｎは、ディジタル入力インタフェース回路１０５
を経てメモリ１０４に読込まれる。読込まれたデータは
、ｃＰＵｌｏ６において、ＲＯＭ１０７のモジュール化
されたプログラムによる各種た蟇Ｉ算制御処理を施され
た後、ディジタル・アナログ変換器１０８およびディジ
タル出力・ｒンタフェース回路１０９に加えられる。デ
ィジタル・アテログ変換　器１０８からの信号は、ディ
マルチプレクサ　、１１０を介してアナログ出力ホルダ
１１１．１：サンプリング期間中貯えられると同時に、
出力アナログ信号ＯＡＩないしＯＡｎとして出力される
。同様に、ディジタル出力インタフェース回路１０９か
らの信号は、ディジタル出力ホルダ１１２にサンプリン
グ期間中貯えられると同時に、出力アナログ信号ＯＤ工
ないしＯＤｎとして出力される。両出力ホルダ１１１．
１１２は、異常検出回路１１３が調節計の異常を検出し
たときに、線１１３ａを介して付勢され、異常検出直前
の値をそのまま保持する機能を有する。伝送インタフェ
ース１１４は、当該調節計のデータを外部回路ＯＣへ送
出し、また外部回路ＯＣから外部データを収集するだめ
のインタフェースである。また、／ヘス１０３は、表示
インタフェース回路１１５を介してキーボード装置１１
６に接続される。

一般に、分散形調節計のソフトウェアは、調節計の互換
性、標準化を考慮して、頻繁に使用されそうなルーチン
をすべてモジュール化しＦＲＯＭ又はマスクＲＯＭ等の
形で搭載しておき、これらのモジュールの中から、適用
対象制御ループに対応して必要なもののみを取出しソフ
トウェアで接続して使用する場合が多い。例として第２
Ａ図は、ＲＯＭ　Ｉ　Ｏ７にモジュール化された形で搭
載されている各種のソフトウェアモジュール１０７ａな
いし１０７ｋを示す。第２Ｂ図は、この様なソフトウェ
アモジュールを使用するカスケード制御の例を示す。加
熱炉２１の燃料ｖ２２に取付けられた流量計２３からの
Ａ１１定植及び炉内の温度計２４からの測定値を調節計
１に加え、制御弁２５の開度を制御し、八−す２６の燃
焼を制御することにより加熱炉２１の温度調節をする。

この場合、ソフトウェアモジュールは、例えば、第２Ｃ
図に示される様に接続される。即ち、第２Ｃ図の例では
、温度計２４からの温度信号として人力アナログ信号Ｉ
ＡＩがＲＯＭ１０７のリニアライズ・モジュール１０７
ｅにより測定器の非直線性について補正された後、ＰＩ
Ｄ制御モジュール１０７ｆに加えられる。ここでＰＩＤ
演算された結果は、再びＰＩＤモジュール１０７ｆに設
定（＋ｒｉとして加えられる。この場合のソフトウェア
モジュール相互間の接続は第２Ｃ図から明らかであるの
で、詳細な説明は省略するが、この様に構成するための
接続は、ハードウェアでなくソフトウェアで行なわれる
のが普通である。例えば、このソフトワイヤリング部分
即ち第２Ｃ図の点線で囲まれた部分ＩＷを一括してフィ
ールドでプロセスに応し、ＲＯＭライタによりＦＲＯＭ
に９込んだものを搭載してプロセスの動作に入ることか
できる。あるいは、キーボード又は、カセ・ソ）・レコ
ーダから不揮発性メモリーにロードして動作に入ること
もある。従って、個々の調節計の／＼−１゛ウェアには
木質的な個性はないが、現実のプラントに適用されると
きにソフ）・ワイヤリングによって明確な面も各種の個
性を与えることができるので、この様な／＼−ドウエア
構成の調節計が広範囲ノ各種プラントにユニバーサルに
対応できる態勢になっている。

以１−説明した構成の分散形プロセス調節計１を前提と
して、未発明のｚ＜−ｙクア・ンプ方式を第３図及び第
４図により説明する。第３図において、複数台の常用の
調節計１−Ａないし１−Ｎ（総括的に符合ｌで示すこと
がある。）をバッファ・ンプするため、それら複数台の
常用の調節計１４こ対し１台のバックアップ用調節計１
００を設ける。バックアップ用調節計１００は、常用の
調節計ｌのものと実質上同一のハードウェア・ソフトウ
ェア・モジュールを含む予備調節計手段２を有する外、
以下に詳細説明する付加部３及びスイッチ功科回路４を
有する。ブラン）５−Ａないし５−Ｎ（一括して符合５
で示すことがある。）は、それぞれ常用の調節計１−Ａ
ないし１−Ｎの制御対象であり、温度、圧力、流星その
他各種の異なる物理嫉を取扱うものである。

プラント５からの入力信号線６−１ないし６−Ｎ（一括
して符合６て示すことかある。）は、第１図に示される
様に夫々複数の入力アナログ信号ＩＡ−１ないしＮ及び
入力ディジタル信号ＩＤ−１ないしＮと同様に複数であ
るか、簡１！ｌｌのため一括して符合６で示しである。

プラント５への操作量信号を伝送する出力信号線７−Ａ
ないし７−Ｎ（一括して符合７で示すことかある。）も
、第１図に示される様に夫々複数の出力アナログ信号０
Ａ−１ないしＮ及び出力ディジタル（＝ｉ’　弓０Ｄ−
１ないしＮと同様に複数であるが、簡明のため一括して
符合７で示しである。６−０及び７−０は、夫々バック
アップ用調節計１００の人力及び出力信号線であり、常
用の調節計１の場合と同様に夫々複数の線を一括して示
しである。

８−Ａないし８−Ｎ（一括して符合８で示すことがある
。）は、調節計１に対する入力信号を常用の調節計１と
予備調節計り段２との間で切替える入力功科スイッチで
あり、９−Ａないし９−Ｎ（一括して符合９で示すこと
がある。）は、調節計からの出力信号を常用の調節計１
と予備調節計り段２との間で切替える出力切替ス・イッ
チである。これらのスイッチ８．９は、切替信号！！１
０により、バックアップｌ！３節計１００内のスイッチ
切替回路４へ接続され、そのスイッチ功科回路４により
両スイッチ８．９が切替えられる。

伝送／ヘス１１が、複数の常用の調節計１と１台のバッ
クアップ調節計１００との相互間のデータ伝送を行ない
、バックアップ入出力ｖｊ１２が常用調節計１の異常時
に予備調節計り段２とプラント５との間の入出力信号の
伝送を行なう。

バックアップ調節計１００の伺加部３は、若−１のプロ
グラム・メモリ３１及びＲＡＭ３２を有する。付加部３
のＲＡＭ３２は、第４図に示される様に、常用の各調節
計１−ＡないしｉＮに対するメモリ部３２−Ａないし３
２−Ｎを収容できる構成を持っている。即ち、パンクア
ップを受ける常用の調節計１−Ａないしｌ−Ｈの夫々に
ついてのループ構成、制御モード、一時パラメータ、及
び制御パラメータを保持できる様な構成である。

また、付加部３のプログラムメモリ３１及び予備調節計
手段２のＣＰＵは共（動じて、少なくとも、各調節計１
の異常検出回路１１３の出力に応答するスイッチ切替制
御手段３３及び予備調節計り段２の動作条件を切替える
条件功科手段３４（第５図参照）をソフトウェアにより
構成する。

第５図及び第６図を参照して１本発明によるハックア・
ンプ方式の動作を説明する。まず、正常な状態では、第
３図に示される様に入出力スイッチ８．９が同図の実線
位置にあり、常用の各調節計１の入出力線６．７は、直
接に対応するプラント５に接続され正常な制御が行なわ
れる。この状態で、第６図のステップＳ・のサンプリン
グが行われると、バス１１を経由して、常用の各調節計
１のデータ即ちレフトワイヤリング部分、−時パラメー
タ、制御モード、及び制御パラメータが／シンクアップ
用調節計１００内のＲＡＭ３２に第４図に示される様に
収納される。こうして収納されるト記データが各サンプ
リング時に更新され、常に最新のデータが収納されてい
る状態に保たれることは当業者には明らかである。ここ
に、一時パラメータとは、各プロセスからの測定値信号
、ディジタル入力信号についてのオン・オフ状態、調節
計からプロセスへの操作量信号、ディジタル出力信号に
ついてのオン・オフ状態などを示す。制御パラメータは
、例えばＰＩＤ制御ならば比例帯、積分時間、微分時間
などを云う。

これらのデータのうち、ソフトワイヤリング部分は、プ
ラントが変らない間は変化しないので、更新間隔を他の
データよりも長くし更新頻度を疎にしでもよく、また、
調節計のループ構成、制御モードに変更がないならばＲ
ＯＭとしておいてもよい。

常用の調節計１がすべて継続的に正常である場合には、
第６図のステップ？）及びｊｌの論理判断の答はＮＯで
あるから、サンプリング動作は、ト記データの更新によ
って終了する。

次に、何れかの常用の調節計１−ｉに異常か発生したと
すると、その調節計１−ｉの異常検出回路１１３（第１
図）か動作する。この異常検出には、ウオフチドグタイ
マなどが通常用いられるほか、その他の各種検出装置も
考えられるか、この検出は本発明の主旨ではないのでこ
れ以１詳しくは述べない。異常の発生を示す異常検出回
路１１３の出力は、線１１３ａを経由して出力ホルダ１
１１又は１１２に加えられ、その出力を異常検出直前の
値にホールドすると同時に、嚇常検出回路１１３の出力
が伝送インタフェース１１４に加えられ伝送パス１１を
介してバックアップ川調節計１０１）へ伝送され、特定
の常川調節計１−ｉでの異常発生がバックアップ用調節
計１００に伝えられる。従って、サンプリング動作は、
第６図のステップ・≧２から同図のステップ省・へ進み
、このステップ４で新しい異常であると判断される。こ
の判断の結果、サンプリング動作は、ステップ・う）へ
進んで異常表示を伺勢した後、ステップβ〕で予備調節
手段２の常用調節計１−ｉに対する条件ずけが行なわれ
、さらにステップ・フ）でスイッチ切替回路４による入
出力信号スイッチ８−ｉ及び９；ｉの当該常用調節計１
−４から予備調節計手段２・＼の切替えがなされる。

即ち、常用調節計１−ｉに異常が検出されたときには、
バックアップ用調節計ｌｏｏは、既にすべての常用調節
計１のソフトワイヤリング部分、一時パラメータ、制御
パラメータ等の最新データをその付加部３に収容してお
り、印っ当該常用調節計１−ｉを含むすべての常用調節
計１のハードウェア・ソフトウェアモジュールは予備調
節計手段２に貯えられている。従って、バックアップ用
調節計ｌＯＯの異常検出り段３３が常用調節計１−ｉで
の異常を検出したときに１条件切付丁段３４の動作によ
り当該常用調節計１−４と同しソフトワイヤリングを予
備ｉｇ１節計手段２に加えると共に当該常用調節計１−
ｉの最新データを使用すれば、異常の発生した当該常用
調ｆｖＬｉｌｌ＝の代行を予備調節計手段２によって完
全に行わせることができる。この状態で、スイッチ切替
回路４を動作させ、異常の生じた常用調節計１−ｉの入
出力信号スイッチ８−ｉ及び９−ｉのみを予備調節計手
段側に切替える。その結果、この時点以後、当該異常の
生じた常用調節計ｌ−ｊはう・ｆンから切離され、パッ
クアンプ用調節、２１　ｉ　ｏ　ｏにより調節操作が行
われる。パックアンプ用調節計１００が、異常の生じた
常用調節計１−ｉと同じソフ）・ワイヤリングをするの
に要する時間はＣＰＵの動作時間だけで非常に短いから
、出力をホールドする時間は短くて済み、通常のプラン
トの応答時間に比し無視できるため切替時にプラントに
ケえる悪影響は無視できる。

その後のサンプリング時にも、バックアップ用調節計１
００による代行が行われており、しかも常用調節計１の
異常検出回路１１３の出力がある場合には、第６図のス
テップ・４）でそのことを判断し／へツタアップ川調節
計ｌＯＯによる代行を継続させる。この場合には、異常
表示を強制的に維持させることができる。然し、予備用
調節計１００の代行が開始された後に異常検出回路１１
３の出力を維持することは、必ずしも必要ではない。

パンクアップ用調節計１００か代行している間は、異常
のある常用調節計１−ｉはプラントから切離されている
から、この間に修理又は良品とのタミ換をする。当該調
節計１−ｉが正常にもどったら、次回サンプリング時に
正常である旨を予備用調節計１００へ通報するように用
意する。第６図のステップ・３）で異常か除去された後
の最初のサンプリングであることが見出されると、ステ
ップ中で腎常表示を除去し、ステップ・１・でパス１１
を介しでその時点における一時パラメータ、制御パラメ
ータ等のデータをパンクアップ用調節計１００から正常
化した常用調節計１−ｉへ返送してその調節計１−ｉを
始動した後、ステップ・１０ノでスイッチ切替回路４に
より当該調節１１１−ｉの人出力信号スイッチ８−ｉ及
び９−ｉのみを第３図の実線側へもどす。

以」−により、／ヘンクア・ンプ動作の１循環か完ｒし
、他の異常に対しても以りと同様な動作が繰返される。

バックアップ用調節計ｌＯＯは、任意の形Ｆルのもので
よいが、常用調節計１と異なる部分は第３図の伺加部３
及びスイッチ切替回路４のみであるから、操作面及び実
装面からみて各常用調節計と同しバー１−ウェアのもの
とすることが望ましい。

発明の詳細 な説明した如く、本発明のプロセス調節ＡＩのバックア
ップ方式は、ソフトワイヤリングを工りみに利用するか
ら次の顕著な効果を奏する。

（ｉ）従来の出力ホールド方式又は手動方式に比して、
実質り正常時と同一レベルの性能を維持した高水準のバ
ックアップを実現することができる。

（２）現在の分散形のように複合ループ又は高度な演算
処理を行っている複数の調節計に対し１台の調節計でほ
ぼ完全なバックアップを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は分散形調節計のブロック図、第２Ａ図ないし第
２Ｃ図はソフトモジュール及びソフトワイヤリングの説
明図、第３図は本発明の実施例のブロック図、第４図は
メモリの説明図、第５図は本発明の構成を示すブロック
図、第６図は動作の流れ図である。 ■・・・分散形プロセス調 ｌＷ・・・ソフトワイヤリング、 ？・・・予備調節計手段、　３・・・付加部、４・・・
スイッチ切替回路、 ８・・・入力信号切替スイッチ、 ９・・・出力信号切替スイッチ、 ３２・・・ＲＡＭ、　３３・・・異常検出り段、３４・
・・条件切替り段、 １００・・・バックアップ用調節計 １０７・・・ＲＯＭ、、１１３・・・異常検出回路。 特許出願人　大倉電気株式会社 特許出願代理人　弁理士　市東禮次部 竿２へ図 第２Ｂ図 ≧≧　ミ　≧　昌 第５１）ｌ 第６　μｍ 手続補正書（自発） 昭和５８年１１月８１１ 特許庁長官　若杉和夫殿 ■、事件の表示 昭和５８年特許願第１８８４８４号 ２、発明の名称 プロセス調節計のバックアップ方式 ３、補正をする名 事件との関係　特許出願人 住所　東京都杉並区成田西３丁目２０番８号名称　大倉
電気株式会社 υ者大倉淳平 ４、代理人 明細書の発明の詳細な説明の欄及び図面の簡単な説明の
欄並びに添付図面 ６、補正の内容 （１）明細書第５頁第４行、「揮発性」を「不揮発性」
と補正する。 （２）明細書第１５頁第２０行、「調節計Ｚｏ。 の異常検出手段３３が」を「調節計１００は、」に補正
する。 （３）明細書第１６頁第１行、「検出したとき」を「検
出し異常検出回路１１３より異状なる信号を伝送された
とき」と補正する。 （４〕明細占第１６頁第７行、「状態で、」の後に「ス
イッチ切替制御手段３３を経由して」を刀ｌ入する。 （５）明細書第１９頁第１９行、「異常検出手段」を「
スイッチ切替制御７段」と補正する。 （６）添付第１図、符合「２０２」をｒ１０２Ｊと補正
し、符合ｒｌ１３ａ’Ｊをｒｌ１３ａ」と補正し、ｒｃ
ＰＶ、ＪをｒｃＰＵＪと補正し、「デジタル出力インク
回路」を「デジタル出力インタフェース回路」と補正し
、「デジタル入力インクフェイス回路」を「デジタル入
カイ／タフエース回路」と補正する。なお、補ＩＦ後の
図面を添付した訂正図に示す。 （７）添付第３図、符合ｒ９−８Ｊをｒ９−ＡＪと補正
し、符合ｒ５−ＯＪ及びｒ７−Ｏｊ　紮添伺した訂正図
に示される様に加入する。 ７、添付書類の目録 第１図の訂正図及び第３図の訂正図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 それぞれソフトウェア接続可能なＲＯＭヌは不揮発性メ
   モリよりなる調節計手段及び異常検出回路を有する複数
   台の分散形プロセス調節計のバックアップ方式において
   、 分散形プロセス調節計の調節計手段と実質」二同−の予
   備調節計手段、前記予備調節計手段の条件を切替える切
   替手段、ループ構成、制御モード、一時パラメータ、及
   び制御パラメータを記憶する手段、前記分散形プロセス
   調節計の異常検出回路の出力に応答してスイッチ切替信
   号を発生するスイッチ切替制御手段、並びに前記スイッ
   チ切材信号に紀、答するスイッチ切替回路を有するバッ
   クアップ用調節計：並びに 前記スイッチ切替回路に接続され、任意の前記分散形プ
   ロセス調節計の入出力と前記予備調節計手段の入出力と
   を切替える入出力切替手段を備えてなる分散形プロセス
   調節計のパックア・ンプ方式。