JPS61180302A - 自動制御装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、自動制御装置、特に再起動の困難なプラント
等の制ｔ１１装置として好適な自動制御装置に関するも
のである。

（従来の技術） 近年は発電所の立地条件等の関係から単一発電機の容量
大型化が進むと共に、消費地から遠く離れた遠隔地に立
地せざるを得ない傾向にある。一般に発電プラントは一
旦停止すると、再起動に長時間を要し、なかなかもとの
状態に復帰することができない。また、一つの発電プラ
ントが停止すると、前述の立地条件等の問題から他のプ
ラントもその影響を受けるおそれがある。そのため、発
電プラントの主機には支障なく、例えば制御装置のごく
一部に支障が発生したような場合には、できれば発電プ
ラント全体の停止という自体は回避したいと゛いう要望
が強まってきている。このような要望は、立地条件が悪
く、再起動に多大な時間を要する原子力発電プラントに
おいて特に強いものがある。

従来、制御装置の一部、例えば蒸気タービン制御装置の
センサ部分など、ごく一部を二重化して故障対策とする
ことはすでに行なわれている。その−例を第１図に示す
。

第１図は電気油圧式制御装置の一構成例を示すものであ
って、タービンの制ａｍ、例えばタービン回報速度を検
出するセンサ１ａ、１ｔ）によりタービン回転速度を検
出し、その検出出力信号は演算制御部２に入力される。

重要なセンサは従来でも二重化されているものがあり、
図示の例がそれである。これに対応して演算制御部２の
入力端にも各センサ別に２組の演算回路３ａ、３ｂが設
けられている。演算回路３ａ、３ｂは入力信号に適当な
演算処理を施した上でそれを優先回路４に入力する。優
先回路４は、センサｉａ、１ｂないし演算回路３ａ、３
ｂ自体が故障した時、制御対象（この例ではタービン）
にとっていずれが安全側かとの観点から、つまりフェイ
ルセーフの観点から、低値優先回路または高値優先回路
として構成される。優先回路４の出力信号は主制御回路
５に導入される。主制御回路５は優先回路４からの信号
と出力設定器１４からの出力設定信号とを比較し、その
偏差を零とするために偏差信号に加算、減算、比例Ｐ、
積分１、ｖａ分りなどの動作を加えて、８弁の操作信号
として８弁の制御部６ａ。

６ｂ、・・・６ｎに送られる。８弁の制御部６ａ〜６ｎ
では８弁の特性により弁の位置要求信号に変換し、８弁
ごとの加算器７ａ、７ｂ、・・・７ｎへ信号を送る。図
には簡単のためサフィックスａで示される一つの制御系
しか示されていない。

加算器７ａには実弁開度信号が負帰還されており、制御
部６ａからの信号は増幅器８ａで増幅され、さらにサー
ボ増幅器９ａでサーボ弁への電流信号としてサーボ弁１
０ａに送られる。サーボ弁１０ａでは丈−ボ増幅器９ａ
の出力信号によりシリンダ１１ａの油を制御して弁位置
を調整する。

この弁位置は差動トランス１２ａにより検出され、復調
器１３ａで弁位置信号に変換され、すでに延べた通り加
算器７ａに負帰還される。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の制ｉｌｌ装置は第１図に示す通りセンサとその信
号受入部を除いては二重化されておらず、したがってそ
の二重化されていない部分が故障するとただちに運転継
続不能になる。また従来装置では二重化されている部分
であっても、故障の方向（安全側かどうか）や低値優先
もしくは高値優先の考え方により自動的に停止または危
険状態になって保護装置が作動し、やはりタービン等の
制、ｌＩＩ対象の停止になってしまう場合が多い。

本発明の目的は、以上述べた欠点を除去し、主機には支
障な（制御装置の一部に故障が発生したような場合には
できるだけ主機の運転を停止させないですますことの可
能な、信頼性の高い自動詞ａ装置を提供することにある
。

（発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） 本発明は、制御対象の制御量を検出するセンサと、この
センサの出力信号を入力して前記制ａｍを所定値に制御
するための電気信号を出力する制御回路とをそれぞれ三
重化して設け、この三重化されたセンサおよび制御回路
の出力側に、３入力信号のうちの中間値のものを通す中
間値選択回路をそれぞれ介挿したことを特徴とするもの
である。

（作　用） センサおよび制御回路を三重化し、この三ｍ化によって
生ずる三つの信号を、中間値選択回路を通して出力させ
ることにより、三重化されたセンサのうちの一つが故障
しても、また、三重化された制御回路のうちの一つが故
障しても、それらの回路部分の出力信号は結果的に低値
または高値となるので、それらは中間値選択回路を通し
て除外され、主義を停止させることなく正常運転を継続
することができ、したがってより高信頼性の自動制御装
置とすることができる。

（実施例） 第２図は本発明をタービンを制御する電気油圧式制御装
置に適用した場合の一実施例を示すものである。

三重化されたセンサｌａ、１ｂ、１ｃにより検出された
１ｌｉｌＪ　ａ　ｍとして、タービンの回転速度を表わ
す信号が中間値選択回路２０ａ、２０ｂ。

２０Ｃを通して三重化された主制御回路１５ａ。

１５ｂ、１５ｃへ送られ、ここで所定の演算処理が施さ
れた上で６弁の位置信号としてさらに弁位置制御回路２
１ａへ送られる・ 弁位置制御回路は６弁ごとに設けられ（２１８゜２１ｂ
、・・・２１ｎ）、それぞれ三重化された制御回路１５
ａ、１５ｔ）、１５ｃがら弁位置信号が入力される。弁
位置制御回路２１ａ、２１ｂ、・・・２１ｎは互いに同
一構成を持っており、代表的に弁位置制御回路２１ａの
内部構成のみを図示している。

弁位置制御回路２１ａの入口にも中間値選択回路２２ａ
が設けられており、三重化された制御回路１５ａ、１５
１）、１５ｃの都合３つの出力信号のうち、中間値を持
つ信号が選択されて加算器７ａに入力される。

中間値選択回路２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよび２２ａ〜
２２ｎは低値優先回路と高値優先回路を組合せて構成さ
れるので、ここでまず両優先回路について説明する。な
お、低値優先といい、高値優先といい、電気回路中では
電圧信号は正・負いずれをも使用するので、電気回路上
は高値優先回路になっていてもソフトウェア上は低値優
先になっていたりすることがある。ここでは「正論理」
に従い、絶対値のより大きな正の信号が優先的に通る回
路を高値優先回路として説明する。

第３図は典型的な高値優先回路を示すものであり、実線
は２信号入力型の場合であり、３信号入力型の場合は破
線で示すように回路ユニットを追加していけばよい。こ
の回路は、入力抵抗４２を介して演算増幅器４０に入力
信号を入力させると共に、その出力信号をダイオード４
３および帰還抵抗４１を介して演算増幅器４０の入力端
に帰還させる回路構成を１人力に対する単位とし、これ
を入力信号の数だけ設け、各演算増幅器４０の出力側を
ダイオード４３を介して結合したものであって、その結
合点（カソード倒）から出力を取出すようにしたもので
ある。この回路では、ダイオード４３の作用により最も
茜値の信号が出力端に現われる。なお、共通の出力端に
はダイオード４３による出力信号のカットオフを防止す
るために抵抗４４を介して負電源４５が接続されている
。

第４図は低値優先回路を示すものである。この回路は、
ダイオード４３の方向およびカットオフ防止用に正電源
４６が用いられているほかは、第３図の回路と同様であ
る。この回路ではダイオード４３の共通接続点（アノー
ド側）から最も低値の信号を取出すことができる。

第５図および第６図は第３図の高値優先回路および第４
図の低値優先回路を組合往で作った中間値選択回路の異
なる構成例を示すものである。

第５図の回路は、３組の２人力型低値優先回路５１ａ、
５１ｂ、５１ｃとこれに後置された１組の３人力型高値
優先回路５０とから成っている。

３組の低値優先回路にはそれぞれセンサ１ａ。

１ｂの出力、センサ１ｂ、１ｃの出力、センサ１ｃ、ｌ
ａの出力が入力される。いま仮にセンサｌａ、１ｔ）、
ＩＣの出力ａ、ｂ、ｃの間にａ＞ｂ〉Ｃの関係があるも
のとすれば、低値優先回路５１ａ、５１ｂ、５１ｃの出
力はそれぞれす、ｃ。

Ｃとなる。したがって高値優先回路５０の出力はｂとな
る。このようにして、第５図の回路は前段で高値をカッ
トし、後段で低値をカットすることにより中間値を選択
的に出力する。

第６図の回路は、３組の２人力型高値優先回路５０ａ、
５０ｂ、５０ｃとこれに後置された１組の３人力型低値
優先回路５１とから成っている。

この回路では前段で低値をカットし、後段で高値をカッ
トすることにより中間値を選択的に出力する。例えばａ
＞ｂ＞ｃの関係にある３人力の場合、高値優先回路５０
ａ、５０ｂ、５０ｃの出力はａ。

ｂ、ａであり、低値優先回路５１の出力はｂとなる。

なお、第５図、第６図の両回路共、３人力のうちの二つ
が等しい値を持っている時は、残りの入力の値に関係な
く、等しい値を持つ入力が中間値として出力されること
は明らかである。

このようにして構成される第２図の中間値選択回路２２
ａの出力が加算器７ａに入力される。これ以後の信号処
理系は第１図の場合と同様であり、加算器７ａに実弁開
度信号が負帰還され、中間値選択回路２２ａからの弁位
置要求信号と比較し、その偏差信号を出力する。この偏
差信号は増幅器で増幅され、ざらにナーボ増幅器９ａで
サーボ弁への電流信号としてサーボ弁１０ａに送られる
。

サーボ弁１０ａではザーボ増幅器９ａの出力信号により
シリンダ１１ａの油を制御して弁位置を調整する。この
弁位置は差動トランス１２ａにより検出され、復調器１
３ａで弁位置信号に変換され、すでに述べた通り加ｎ器
７ａに負帰還される。

このようにセンサおよび制御回路の少なくとも一部を三
重化しておけば、三重化されたセンサのうちの一つが故
障しても、また、三重化された制御回路のうちの一つが
故障しても、それらの回路部分の出力信号は結果的に低
値または高値となるので、それらは中間値選択回路を通
して除外され、制御回路としては何ら支障なく正常動作
を続番ノることができる。なお、三重化された回路部分
を個々に切離しができるようにしておけば（後述の第８
図についての記載参照）、故障発生の場合、装置の運転
中にその故障部分を修理することも可能であり、システ
ムとしての信頼性を一層増大させることかできる。

以上の説明は三重化の基本的なアナログ回路の部分のみ
について行なったが、実際にはアナログ信号とシーケン
ス信号つまり接点信号との組合せによる動作もあり得る
。接点信号回路の場合には。

三重化された回路のそれぞれから接点信号を発し、それ
をシーケンス回路で良く知られている２アウト・オブ３
回路（２ｏｕｔ　ｏｆ３回路−３接点のうちの２接点以
上が作動すると動作出力を出す回路）を使用し、その２
アウト・オブ３回路で処理した信号を各アナログ回路へ
再び接点信号として帰すようにすればよい。上述の２ア
ウト・オブ３回路の典型例を第７図に示す。

第７図において６０ａ、６０ｂ、６０ｃは例えば第２図
の制御回路１５ａ、１５ｂ、１５ｃに含まれるリレーの
メーク接点で表現されたリレー接点であり、同一サフィ
ックスを付けた接点は同一リレーの接点を示すものとす
る。この回路では、３種の接点のうちの２つを取出す組
合せに係る２接点を互いに直列に接続し、それを共通の
出力リレー６１に接続している。この回路構成によれば
接点６０ａ、６０ｂ、６０Ｃ（７）うち、少なくとも任
意の２接点がオンとなれば出力リレー６１が励磁され、
このリレーの接点を各回路へ再び接点信号として帰ずよ
うにすればよい。

次に三重化された部分の故障を検出するための回路の一
例を第８図に示す。ここで三重化されたセンサｌａ、１
ｂ、ｌｃの検出信号を入力する中間値選択回路２０は第
２図の装置に設けられているものをそのまま兼用できる
。この中間値選択回路２０の出力信号を基準値として、
各センサ１ａ。

１ｔ）、１Ｇの出力信号を偏差検出回路６２ａ。

６２ｂ、６２Ｃで個々に比較し、その比較偏差の絶対値
が所定値を超えたら故障があったものとして動作出力を
出し、警報を出すと共に当該センサを切離すようにすれ
ばよい。この切離しは、偏差検出回路６２ａ、６２ｂ、
６２ｃの動作出力によりドライバ６３ａ、６３ｂ、６３
ｃおよび切離しリレー６４ａ、６４ｂ、６４ｃを介して
行なうことができる。

これまでの説明はすべてアナログ制御回路を用いて行な
ってきたが、ディジタル制御回路についても同様の考え
方を適用できることはもちろんである。

また上述の実施例はタービンの制ａ装置を例に挙げて説
明したが、本発明は他の自動制御装置についても全く同
様に適用することができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明はセンサおよび制御回路の少な
くとも一部を三重化し、三重化によって生ずる三つの信
号を、中間値選択回路を通して出力させることにより、
三重化した回路部分のいずれかに故障を生じても主機を
停止させることなく正常運転を継続することができ、し
たがってより高信頼性の自動制御装置とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電気油圧式制ｔｆｌＩ装置の基本構成を
示すブロック図、 第２図は本発明を電気油圧式制御装置のよって具体化し
た一例を示すブロック図、 第３図は高値１受先回路の典型的な一例を承り接続図、 第４図は低値優先回路の典型的な一例を示す接続図、 第５図、第６図は中間値選択回路の典型的な構成例を示
すブロック図、 第７図は２アウト・オフ３回路の典型的な一例を示す接
続図、 第８図は第２図の装置に適用する故障検出回路の典型的
な一例を示すブロック図である。 １　ａ、　１　ｂ、　１　ｃ−・・センサ、１５ａ、１
５ｂ。 １５　ｃ　・・・主制御回路、２０ａ、２０ｂ、２０Ｃ
−・・中１？’ｄ　ｌｌ？ｆ選択回路。 出願人代理人　　４Ｊｉ　　　藤　　−雄第１図 １ｃ 楕７図 Ｖ！−１８０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 制御対象の制御量を検出するセンサと、このセンサの出
   力信号を入力して前記制御量を所定値に制御するための
   電気信号を出力する制御回路とをそれぞれ三重化して設
   け、この三重化されたセンサおよび制御回路の出力側に
   、３入力信号のうちの中間値のものを通す中間値選択回
   路をそれぞれ介挿したことを特徴とする自動制御装置。