JPS6122803B2

JPS6122803B2 -

Info

Publication number: JPS6122803B2
Application number: JP54053330A
Authority: JP
Inventors: Akira Sugano; Eiji Tooyama
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-05-02
Filing date: 1979-05-02
Publication date: 1986-06-03
Also published as: US4347564A; AU521505B2; JPS55146552A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、上位計算機と複数台のサブループコ
ントローラとよりなる分散形階層（ハイアラー
キ）システムにおける、サブループコントローラ
のｎ：１バツクアツプに関する。

従来、大規模な制御系に対する高信頼度の制御
装置として、計算機を２重化し、計算機異常時に
は手動モードに切替えると同時に警報表示し、運
転員の判断により計算機を切替える方式が知られ
ている。しかし、この方式では異常の正確な診断
が不可能であり、又運転員の省力化ができないと
いう欠点があつた。

また、システムを分散化し、サブループ制御部
を制御対象に対応して複数台のコントローラに分
担させる従来の分散形システムに対しては、適切
なるバツクアツプ方式がない。さらにｎ台のサブ
ループ制御部に対して、１台のバツクアツプを設
ける従来のｎ：１バツクアツプ方式は、複数台の
コントローラの出力信号を複数個のリレーで相互
にインタロツクして切替える方式であり、その回
路が極めて複雑でかつ大規模化するという難点が
ある。

本発明の目的は、サブループコントローラの自
己診断とマスターコントローラによる診断を併用
し、サブループコントローラの異常診断の精度を
向上させるとともに、サブループコントローラの
異常時には上位計算機よりサブループを直接制御
するようにすることにより、低コストで信頼性の
高い分散形階層システムを提供するにある。

本発明は、サブループコントローラの異常診断
の精度を高めるため、サブループコントローラの
自己診断とマスターコントローラによる診断とを
併用し、一方、上位計算機にはすべてのサブルー
プコントローラの制御内容（その作動プログラム
中の仕様テーブル）を記憶させておくことによ
り、サブループコントローラの異常時には、上位
計算機がアナログメモリの記憶内容を増減し、こ
れに基づいて直接操作端を制御できるようにした
ものである。

以下本発明の１実施例を図面に従い説明する。
第１図は本発明の適用対象の１例として、火力発
電所の貫流ボイラの制御を行なうAPC
（Automatic Plant Control）のシステムを示した
ものである。図中の実線の四角形は加算、減算等
を行なう演算要素であり、一点鎖線で囲つた部分
はそれぞれ１台のマイクロコントローラが演算処
理する範囲を示す。

同図において、２はマスターコントローラ、３
はサブループコントローラ、４は入力処理コント
ローラ、５は切替リレー、６はアナログメモリ
ー、７は電空変換器、８は電磁弁、９は発信器、
１０ａ〜１０ｃはコントロールバルブ、１３は減
算器、１４は比例積分器、１５は加算器、１９は
設定器、２０は変化率制限器、２１はコントロー
ルドライブ、MWDは中央給電指令である。な
お、この図は簡略化したものであり、実際の例で
は演算要素の数は500個から1000個となる。

APCシステムは主蒸気圧力や主蒸気温度を一
定に保ちつつ、中央給電指令MWDに見合つた蒸
気量を発生させるように、主タービンガバナ弁、
給水弁等を制御するものである。

すなわち中央給電指令による発電量指令値S₁に
対し、変化率制限器２０により、あらかじめ定め
られた変化率以内でその指令値に追従する信号を
作成し、主タービン及びボイラ入力量に対する指
令値S₂として出力する。このボイラ入力量指令値
S₂に主蒸気圧力を一定とするような補正を加え、
給水指令S₃とする。さらに、主蒸気温度を一定と
するように給水量と燃料量の比率を調節し、燃料
量に対する指令値S₄を作成すると共に、ガスO₂
を一定とするような空気量に対する指令S₅を作成
出力する。

以上の主タービン、給水量、燃料量、空気量に
対する指令値を作成する部分がマスターコントロ
ーラ２である。これらの指令値S₂〜S₅にしたがつ
て主ターピンガバナ弁１０ａ，給水制御弁１０
ｂ，燃料弁１０ｃなどのコントロールバルブや、
空気量を制御するコントロールドライブ２１等の
操作端を直接制御する部分が、サブループコント
ローラ３である。

また主蒸気圧力、主蒸気温度、ガスO₂などの
発信器９の信号を取りこみ、これらに温度補正、
圧力補正を加え、マスターコントローラ２などに
補正された信号を送信するのが入力処理コントロ
ーラ４である。

ところで上記各マイクロコントローラは標準化
された演算要素を選択、組合せて構成可能である
ため、そのソフトウエア構成は第２図に示すよう
に、標準化した演算を実行する固定処理プログラ
ム部２９と、それらの演算の種類、演算順序等を
記述した仕様テーブル部３０とに分けれる。固定
処理プログラム部２９は各コントローラに共通で
あり、仕様テーブル部３０のみが各コントローラ
に個有のもので、それぞれの制御内容を表わして
いる。

つぎに、前述のように複数台設置されたサブル
ープコントローラ３に対する、本発明による異常
検出とバツクアツプのハードウエア構成の１例を
第３図に示す。これは入力処理コントローラ４，
マスタコントローラ２、サブループコントローラ
３、及び上位計算機１が伝送バスを介して相互に
接続されたものである。

こゝで上位計算機１は、ｎ個のサブループコン
トローラ３（SLC−１からSLC−ｎ）の制御内容
（すなわち、第２図の仕様テーブル部３０の内
容）を記憶しているので、サブループコントロー
ラSLC−１からSLC−ｎの内の任意の１台にとつ
て代わり、アナログメモリ６を介して直接電空変
換器７を操作することができる。

前記のアナログメモリ６は手動操作も可能であ
る。したがつてこのサブループコントローラ３の
運転モードは、第３図からも明らかなように、セ
レクタステーシヨン１１により計算機、手動制御
に切換えられ、さらに計算機制御の内でもSLC側
とＭＭ側（すなわち上位計算機による制御）と
に切替えることができる。

本発明におけるサブループコントローラ３の診
断は、合理性チエツク、変化率や上下限チエツク
などの通常の手法による自己診断のほか、マスタ
コントローラ２によつても行なう。この方法を第
４図を参照して説明する。すなわち、マスタコン
トローラ２からサブループコントローラ３へ入力
される先行信号FSを利用し、指令信号CSに応答
するサブループコントローラ３の比例積分器１４
の出力S₁₄、およびこれと先行信号FSとの和の出
力S₁₅をマスタコントローラ２の減算器１３に返
送し、これらの差すなわち減算器１３の出力S₁₃
と元の先行信号FSとをモニターリレー１２で比
較することによりサブループコントローラの診断
を行なうものである。

これらの診断結果によるサブループコントロー
ラとバツクアツプの切替インタロツクを第５図に
示す。図において、１１Ａ，１１Ｂはセレクター
ステーシヨン、１６はAND論理、１７はOR論
理、１８はNOT論理、１８′は限時復帰タイマで
ある。図から明らかななように、つぎの２つの条
件が成立したときにアナログメモリ側すなわち上
位計算機によるサブループコントローラのバツク
アツプ制御が選択される。

(1) マスターコントローラ２が正常で、かつマス
ターコントローラ２がサブループコントローラ
３の異常を判定するか、またはサブループコン
トローラ自身が故障と自己判断すること。

(2) アナログメモリが正常で、計算機モードが選
択されていること。

このアナログメモリを介したバツクアツプ方式
を、第６図によりさらに詳細に説明する。アナロ
グメモリ６はカウンタ２５とＤ／Ａ変換器２４を
含み、サブループコントローラ３により制御時に
は、AM／SLCモード選択リレー２６の接点２６
ａ，２６ｂは、図示したように、サブループコン
トローラ側に、また計算機／手動モード選択リレ
ー２７の接点２７ａ，２７ｂは計算機側に切替え
られている。

アナログメモリ６の出力、すなわちＤ／Ａ変換
器２４の出力は、サブループコントローラ３の出
力と常に同一となるように、モニタリレー１２ａ
で比較され、比較結果による上げ下げパルスによ
りカウンター２５が作動させられる。このため、
この信号をサブループコントローラ３に取り込ん
でモニタリレー１２ｂに入力し、サブループコン
トローラ３の出力と比較することにより、アナロ
グメモリ６の異常診断が可能である。

上位計算機１による制御時には、AM／SLCモ
ード選択リレーの接点２６ａ，２６ｂが図示とは
反対のアナログメモリ側に切替わり、上位計算機
の出力によりリレー接点２６ａ，２７ａを介して
直接カウンタ２５を上げ下げする。また、手動モ
ード時にはAM／SLCモード選択リレー２６の接
点２６ａ，２６ｂが図示と反対のアナログメモリ
側に切替わり、一方計算機／手動モード選択リレ
ー２７の接点２７ａ，２７ｂも、図示と反対の手
動モード側に切替わるのでセレクタステーシヨン
１１よりの増減指令により、カウンタ２５の上げ
下げができるようになる。

なお、第６図において２２は低速パルス発生
器、２３は高速パルス発生器、２８はサブループ
コントローラSLCiの故障時に発生される接点信
号によつて、当該サブループコントローラの作動
プログラムのうちの仕様テーブルを選択するため
のｎ：１バツクアツプ切替リレーである。

以上の故障診断方式とバツクアツプ方式によ
り、つぎに列記するように高い信頼性を有し、し
かも切換部が少なくて構造も簡単な、低コストの
分散形階層システムを実現できる。

(イ) サブループコントローラの故障診断を、サブ
ループコントローラによる自己診断と、マスタ
ーコントローラによるサブループコントローラ
の診断とを組み合わせて行なうようにしたの
で、サブループコントローラの故障診断の精度
が格段に高くなる。

(ロ) 上位計算機によつて、故障サブループコント
ローラをバツクアツプする時、技来技術におけ
るように、上位計算機の出力信号とバツクアツ
プされるサブループコントローラの出力信号と
を、切替リレー等で直接切換えるのではなく、
当該サブループコントローラの制御出力の記憶
に用いられるアナログメモリを利用し、バツク
アツプされるサブループコントローラのアナロ
グメモリのモードを計算機モードとし、上位計
算機よりアナログメモリのカウンタを上げ、下
げして当該アナログメモリの記憶内容を増減す
ることにより、操作端を直接制御するようにし
たので、バツクアツプのため切換部分が少な
く、ハード構成も簡単になり、したがつて、切
換時の信頼性が高く、コストも低減される。

(ハ) サブループコントローラの作動プログラム
を、全てサブループコントローラに共通の固定
処理プログラム部と、各サブループコントロー
ラの制御内容を表わし、各サブループコントロ
ーラに個有の仕様テーブル部とに分け、上位計
算機には、固定処理プログラム一組と、全サブ
ループコントローラの仕様テーブルとを記憶す
るようにしたので、故障時に、上位計算機に、
バツクアツプされるコントローラの情報を転送
する必要がなくなり、切替をスムーズにかつ迅
速に行なうことができる。したがつて、バツク
アツプ動作を迅速かつ確実に実行することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の適用対象である分散形階層シ
ステムの１例を示すブロツク図、第２図はマイク
ロコントローラのソフトウエア構成を示す図、第
３図は本発明の１実施例を示すブロツク図、第４
図はマスターコントローラによるサブループコン
トローラの故障診断のブロツク図、第５図はサブ
ループコントローラとバツクアツプの切替インタ
ーロツク論理を示す図、第６図はサブループコン
トローラとバツクアツプの切替手段のブロツク図
である。１……上位計算機、２……マスターコントロー
ラ、３……サブループコントローラ、４……入力
処理コントローラ、５……切替リレー、６……ア
ナログメモリー、７……電空変換器、８……電磁
弁、９……発信器、１０……コントロールバル
ブ、１１……セレクターステーシヨン、１２……
モニターリレー、２５……カウンター、２６……
AM／SLCモード切替リレー、２７……計算機／
手動モード切替リレー、２８……ｎ：１バツクア
ツプ切替リレー。

Claims

【特許請求の範囲】

１それぞれが、共通の固定処理プログラム部
と、それぞれに個有の仕様テーブル部とを含む作
動プログラムを有し、操作端を直接制御するｎ個
のサブループコントローラと、各サブループコン
トローラ間の相互協調をとるように各サブループ
コントローラに指令値（目標信号）を供給するマ
スターコントローラと、各サブループコントロー
ラの制御出力を記憶するアナログメモリと、各サ
ブループコントローラの前記作動プログラムのう
ち仕様テーブルを記憶する上位計算機とを有する
分散形階層システムのｎ：１バツクアツプ方式で
あつて、サブループコントローラの自己診断と、
マスターコントローラによる診断との双方によつ
て、サブループコントローラの故障を判定すると
共に、サブループコントローラの故障時には、そ
の故障をあらわす外部接点信号により、上位計算
機が当該サブループコントローラの仕様テーブル
を選択し、そのアナログメモリの記憶内容を上位
計算機によつて増減することにより、直接操作端
を制御することを特徴とする分散形階層システム
のｎ：１バツクアツプ方式。