JPS61229101A - 計装システム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】 〔発明の利用分野〕 本発明は計装システムのバックアップ方式に係す、特ニ
マイクロコンピュータ等のプロセッサを用いた調節計を
複数台備えてなる計装システムのバックアップ方式に関
する。

〔発明の背景〕

最近のディジタル技術の発達に伴い、マイクロコンピュ
ータ等のプロセッサの小型化が進んでいる。これにより
、マイクロコンピュータ等ヲ調節計に導入して、ディジ
タル式調節計を構成するということがなされている。し
かして、これらディジタル式、ｉＡ調節計複数台備えて
計装システムが構成されている。このようなシステムに
おいて太きな問題となるのは、集積度の旨いマイクロコ
ンピュータ等が故障し、ディジタル式調節計（以下、調
節針と略称する）自体がその機能を果せなくなるという
ことである。

このような故障に対して、従来よりとられてきたバック
アップ対策を第９図および第１０図を参照して説明する
。

第９図は従来のバックアップ方式を示す回路図であり、
第１０図は第９図の外観４成を示す斜視図である。

これらの図において、１は調節計、２はディジタル制御
部、３，４はメータ、５はプラントから入力される測定
値（Ｅｐｖ　）　、６はプラントへ出力する操作量（Ｅ
ＭＶ　）、８〜１１は設定値（Ｅｓｖ）用、比例定数（
Ｅｐ　）用、積分定数（Ｅり用、微分定数（Ｅｎ）用の
可変抵抗器、１２〜１６はアナログ／ディジタル変換器
（Ａ／Ｄ変換器）、１７は入力ボート、１８は記憶手段
としての不揮発性のリードオンメモリ（ＲＯＭ）、１９
は記憶手段としての揮発性のランダムアクセスメモリ（
ＲＡＭ）、２０は中央処理装置ｆ（ＣＰＵ）、２１は内
部バス、２２は出力ボート、２３は外部のＣＰＵとデー
タの入出力を行える伝送部、２４はディジタル／アナロ
グ変換器（Ｄ／Ａ変換器）、２５はアナログスイッチ、
２６はコンデンサ、２７は増幅器、２８はコネクタであ
る。Ａ／Ｄ変換器１２〜１６およびＤ／Ａ変換器２４と
で外部のアナログ信号の入出力を行う入出力手段が構成
されている。ここで、ＲＯＭ１８について説明すると、
ＲＯｔｌｉ１１８にはＣＰＵ２０が動作するために必要
なプログラムが収納されておシ、このプログラムには、
Ｐより制御関係、伝送関係のものが主に格納されている
。

上記のように構成された調節計１の動作について説明す
る。まず、プラントよシぷ１１定値（Ｅｐｖ）を入力し
、メータ３を蛋らし、Ａ／Ｄ変換器１２、入力ボート１
７を通じてディジタル制御部２に入力する。また可変抵
抗器８と成源７によ）同様にして設定値（Ｅｓｖ）を入
力する。同様にして比例定数（Ｅｐ）、積分定数（Ｅｌ
　）、微分定数（ＥＤ）を入力する。ここでＣＰＵ２０
は、ＲＯＭ１８により記憶されているプログラムにより
ＰＩＤ演算を行う。ＰｉＤ演算は種々の方法が知られて
いるが、前回ＥｐｖｆｆｉＥｐｖ　（ｎ　　１　）　、
今回ＥＰＶをＥ　ｐ　ｖ　（ｎ）とし、今回出力値上Ｅ
ｗｖとすると、下記で計算される。

・・・・・・・・・（１） ただし、ｅ　、　＝Ｅｐｖ（ｎ）−ｇｐｖ　（ｎ　１　
）ΔＴ：今回と前回の間のインターバル 時間 このようにして演算された操作量ｇＭｙは、出力ボート
２２、Ｄ／Ａ変換器２４、アナログスイッチ２５、増幅
器２７を介してプラント側に出力される。

ここでは、アナログスイッチ２５、増幅器２７、コンデ
ンサ２６でサンプルホールド回路が構成されている。こ
のため、ディジタル制御部２が正常な場合のみアナログ
スイッチが開かれ、増幅器２７を介して、操作量が出力
されるようになっている。

このような調節計Ｉにおいて、ディジタル制御部２が故
障した場合には、従来は携帯用手動操作器３０を用いて
バックアップしていた。

すなわち、第１０図に示すごとく、コネクタ２８、ケー
ブル２９、コネクタ３５を介して携帯用手動操作器３０
を調節計１に接続し、携帯用手動操作器３００可変抵抗
器３４を操作することによシ、調節計１の増幅器２７へ
入力する電圧を変え、操作量を調節するものである。

また、携帯用手動操作器３０には、測定値（Ｅｐｖ）用
メータ３１と、操作量（ＥＭＶ）用メータ３２が実装さ
れてお）、オペレーションが容易に行えるように配慮さ
れている。

以上述べた携帯用手動操作器を用いたバックアップ方式
では、操作量を直接変更することができず、ＰＩＤ制Ｈ
’ｆｃ行うことができない、、ｉた、操作員が携帯用操
作器を運搬し、コネクタで接続せねばならず、バックア
ップまでに時間がかかるという問題を有していた。すな
わち、従来のバックアップ方式では、迅速にかつ制御性
能を損なわずにバックアップを図ることが困難であった
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、調節計が故障した場合のバックアップ
を、迅速に、かつ正常時と同等の機能で行えるようにし
た計装システムのバンクアップ方式を提供することにあ
る。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明の計装システムのバッ
クアップ方式は、伝送部を有する調節計ｋｎ＜任意の整
数）台設けてなる計装システムに１台のバックアップ用
調節計を設置し、これらｎ＋１台の調節計を伝送路で結
び、ｎ台中の１台がダウンした場合、バックアップ用調
節計でダウンした調節計の機能を果させるようにしたも
のである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図であり、第
２図は第１図の外観構成を示す斜視図である。

これらの図に示すバックアップ方式において、バックア
ップ用調節計３８と調節計３６　１％調節計３６−２．
ｆＡ節計３６−３．・・・・・・、調節計３６−ｎ（ｎ
は任意の整数）とは、それぞれ伝送部２３．伝送絡３９
を介して接続されている。すなわち、伝送路３９により
、各調節計３６−１゜３６−２．３６−３．・・・・・
・、３６−ｎの間において、データの送受が可能となっ
ている。また、各調節計３６−１．３６−２．３６−３
．・・・・・・。

３６−ｎとプラントとの信号のやり取りは、全て切換ユ
ニット４２を介して行うようになっている。

第３図は調節計３６のハードウェア構成を示すブロック
図である。各調節計３６−１　、３６−２゜３６−３．
・・・・・・、３６−ｎは全て同一構成であるので、一
台の調節計のみを説明するに止める。また、その構成は
従来のディジタル調節計１と同じであるので、同一符号
を付し説明を省略する。調節計の動作内容について説明
する。まず、プラントにより測定値Ｅｐｖ５ｉ人力し、
これと各々の可変抵抗器８．９．１０および１１により
設定された設定値ＥＩＶ％比例定数Ｅｐ、積分定数Ｅ！
および微分定数Ｅｏにより、ディジタル制御部２は、周
知の手法によシＰＩＤ演算を行い操作量ＥＭＶを演算す
る。操作量ＥＭｖは、出カポ−）２２、Ｄｚ情変換器２
４、増幅器２７を介してプラントへ出力される口なおＸ
Ｅｐｖ、　ｇｓｖ、　ｈＰ　ｔ　Ｅ　Ｉ　ｅ　ＥＤ　ｔ
ＥＭＶのデータは全てＲＡＭ１９に保存されている。

また伝送部２３によυ伝送路３９を通じて、他の調節計
３６とデータの送受を行うことができる。

ここで、調節計３６の伝送部２３について第４図を参照
して説明する。伝送部２３は、通常、伝送用高集積回路
２３１、送信ドライバー２３５、受信ドライバ２３６よ
り構成されている。

伝送用高集積回路２３１の内部には、記憶装置２３２が
実装されており、これはバス２１に接続され、ＣＰＵ２
０より自由に読み出し、書き込みが行える。

また、伝送路３９にて伝送される信号は、電圧信号レベ
ルでの′Ｏ′″、′１”信号である。例えば、′″０”
＝ＯＶ、”１”＝５ｖといった具合である。調節計３６
相互間の距離が比較的短かく、しかも伝送データ量が少
なく、伝送スピードに高速性がｔＤまシ要求されていな
い本実施例の場合には、これで十分である。

まず、送信の場合について説明する。

ＣＰＵ２０はバス２１ｆ、通して、伝送用集積回路２３
１の記憶装＋ａｔ２３２に送信データｔ−書き込む。伝
送用集積回路では、このデータを７リアルデータに変換
し、送信ポー）２３３ｔ−通じて出力する。そのデータ
は出力ドライバ２３５によシ、電圧レベルへ変換され、
伝送路３９により送信される。

次に、受信の場合について説明する。ここでは、送信の
場せとは逆にデータが流れてくるだけである。

第５図はバックアップ調節計３８のハードウェア構成を
示すブロック図である。

かかるバックアップ調節計３８が他の調節計３６と異な
るところは、各調節計３６−１．３６−２．３６−３．
・・・・・・、３６−ｎに実直されているＲＯＭ１８−
１．１８−２．１８−３．・・・・・・。

１８−ｎと同じＲＯＭ４０−１．４０−２，４０−３．
・・・・・・、４０−１１．ボート２２に接続された切
換ユニット４２のリレー４３．４４ｔ−励磁制御するリ
レードライバ５１−１．５１−２．５１−３、・・・・
・・、５１−ｎとを設けた点にあり、他の構成に差異は
ない。したがって、同一部材には同一符号を付し説明を
省略する。動作内容を説明すると、まず、プラントより
測定値Ｅｐマ５を入力し、凡人Ｍ１９にセットされてい
る設定値、比例定数、積分道数、微分定数により、ディ
ジタル制御部２は、周知の手法によりＰＩＤ演算を行い
、操作量Ｅｗｖを演算する。操作量ＥＭマは、出力ポー
ト２２、Ｄ／Ａ変換器２４、増幅器２７を介してプラン
トへ出力される。また、設定値Ｅ１マは、出力ポート２
２、Ｄ／Ａ変換器５４を介してメータ３にて表示される
。

第６図はバックアップ調節計３８の内部のメモリのマツ
プを示した説明図である。図からも理解できるように、
本調節計３８では、０番地より「几Ａ　Ｍ　Ｊ、ｒｆＬ
ＯＭＪ、「＋１８０Ｍ」、・・・・・・「すｎ凡ＯＭＪ
が実装されている。

第７図（ａ）　（ｂ）は、伝送路３９でデータを送受す
る場合のデータフォーマットである。

第８図は、伝送路３９でデータを送受する場合の手Ｉｌ
ｌを示している。

ここで、第７図、第８図を用いてデータの送受方法を説
明する。まず、バックアップ調節計３８は、第７図（ａ
）のデータを伝送路３９に乗せる。

ここで第７図（ａｌのデータはＬ’ＬＡＧ、÷ＮＯ。

ＣＨＥＣＫより構成されている。ｒＦ’ＬＡｃ）ｊはデ
ータの先頭を示すものであり、［φＮＯＪは受信すべき
調節計の番号を示すものであシ、ｒｃＨＥｃＫＪは誤シ
検出符号（例えば、パリティチェック）である。この第
７図（ａ）のデータは最初は＋ＮＯには÷１がセットさ
れているため、φ１調節計３６−１は自分が該当してい
ると判断する。

そこです１調節計３６−１は、自分のＲＡＭ１９−１上
にセットされている測定値、操作量、比例定数、積分定
数、微分定数等を、第７図（ｂ）のフォーマットで伝送
路３９に乗せる。ここで第７図（ｂ）のフォーマットに
おいて、ｒＦＬＡＧＪはデータの先頭を示し、ｒＤＡＴ
ＡＪは送るデータ、ｒＥＲＲＯＲ，Ｊはす１調節計３６
−１が故障している場合に、”１”をセットするもので
あり、ｒＣＨＥＣＫＪは誤り検出符号である。第７図（
ｂ）のデータが伝送路３９に乗ると、バックアップ調節
計３８はデータを取り込み、自分のＲＡＭ１９にデータ
を設定する。以上の動作を÷２〜すｎ調節計３６−２．
３６−３．・・・・・・、３６−ｎまで繰り返し、さら
に、これらの動作をサイクリックに繰り返している。

◆１〜＋ｎ調節計３６−１〜３６−ｎが正常な場合は、
第１図に示すごとく、バックアップ調節計３８は、ナ１
〜すｎ調節計、吐正常であると判断して、リレードライ
バ５１−１．５１−２．・・・・・・。

５１−ｎより切換ユニット４２のリレー４３−１゜４３
−２．・・・・・・、４３−ｎを励磁している。このた
め、接点４４−１．４４−２．・・・・・・、４４−ｎ
はメイク、接点４５−１．４５−２．・・・・−・、４
５−ｎおよび４６−１．４６−２．・・・・・・、４６
−ｎはブレイクしている。ナ１〜φｎ調節計３６−１〜
３６−ｎはプラントに対して切換ユニット４２を介して
信号の入出力を行っている。

この間、バックアップ調節計３８は、伝送路３９を通じ
て第７図、第８図で示した手＋ｌｉにより、＋１〜＋ｎ
調節計３６−１．３６−２．・・・・・・。

３６−ｎの測定値、操作量、比例定数、積分定数、微分
定数等を自分のＲＡＭ１９上にセットしている。

このような状態において、例えば、≠１調節計３６−１
のディジタル制御部が故障した場合は、第７図（ｂ）の
フォーマットの「Ｅ几Ｒ，ＯＲｊに１”がセットされる
か、または≠１調節計３６−１より、第７図（ｂ）のフ
ォーマットのデータが伝送路に乗らず、無応答の状態に
なる。

このような状態になると、バックアップ用調節計３８は
、＋１調節計３６−１が故障であると判断し、リレード
ライバ５１−１により、リレー４３−１の励磁を解く。

すると、接点４４−１はブレイクし、接点４５−１．４
６−１は導通状態になる。このことにより、φ１調節計
３６−１の操作量はプラントへ出力されなくなり、かつ
す１調節計３６−１の測定値がバックアップ調節計３８
へ入力される。バックアップ用調節計３８は、この測定
値と、事前に伝送路３９により入手していた≠１調節計
３６−１の諸データにより、ＰＩＤ演算を行い、操作量
を切換ユニット４２を介してプラントへ出力する。

また、＋１調節計３６−１において、入力処理等に特殊
なこと（例えば、開平処理等）を行っている場合は、予
めバックアップ用調節計３８に実装されている≠ｌＲＯ
Ｍ４０−１の内容に従って、バックアップ調節計３８が
処理する。

以上説明したように、本発明に係るバックアップ方式の
一実施例によれば、調節計のディジタル制御部が故障し
た場合のバックアップを迅速に、かつ正常時と同等の機
能を満足させつつ行うことができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、調節計が故障した
場合、迅速にかつ性能を落さずバッファら ツブを行うことができる効果がち鰍。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は第
１図の外観構成を示す斜視図、第３図は同実施例に用い
られる調節計の構成を示すブロック図、第４図は第３図
の調節計等で用いられる伝送部の構成を示すブロック図
、第５図は同実施例で用いられるバックアップ調節計の
構成を示すブロック図、第６図は第５図のメモリのマツ
プを示す図、第７図は伝送路に乗せるデータフォーマッ
ト、第８図はデータの伝送手順を示す説明図、第９図は
従来例を示すブロック図、第１０図は第９図の外観構成
を示す斜視図である。 ２・・・ディジタル制御部、３・・・メータ、４・・・
メータ、７・・・社源、８〜１１・・・可変抵抗器、１
２〜１６・・・Ａ／Ｄ変換器、１７・・・入力ボート、
１８・・・Ｒ，ＯＭ。 １９・・・ＲＡＭ、２０・・・ＣＰＵ、２１・・・内部
バス、２２・・・出力ボート、２３・・・伝送部、２４
・・・Ｄ／Ａ変換器、２５・・・アナログスイッチ、２
６・・・コンデンサ、２７・・・増幅器、２８・・・コ
ネクタ、２９・・・ケーブル、３６−１．３６−２．・
・・・・・、３５−ｎ・・・≠１調節計、＋２調節計、
・・・・・・、４ｎ調節計、３８・・・バックアップ用
調節計、３９・・・伝送路、４０−１．　４０−２．−
−−−−−、　４０−ｎ・・・÷ｌＲＯＭ。 ÷２ＲＯＭ、・・・・・・、すｎＲ，ＯＭ、４２・・・
切換ユニット、４３−１．４３−２．　　・・・・・・
、４３−ｎ・・・リレー、４４−１．４４−２．・・・
・・・、４４−ｎ。 ４５−１．４５−２．・・・・・・、４５−ｎ、４６−
１゜４６−２．・・・・・・、４６−ｎ・・・リレー接
点、５１−１．５１−２．・・・・・・、５１−ｎ、・
・・リレードライバ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、データ処理・演算処理等を実行する中央処理装置、
   データ・プログラムを記憶する記憶手段、前記中央処理
   装置とプラントとのアナログ信号の入出力を行うアナロ
   グ入出力手段、外部中央処理装置とデータの入出力を行
   う伝送手段を備えてなる調節計を複数台設け、これらの
   調節計でプラントの制御を行うようにした計装システム
   において、前記各調節計に対してこれと同一の機能を備
   えたバックアップ調節計を設け、前記各調節計およびバ
   ックアップ調節計を前記各伝送手段を介して接続し、か
   つ前記各調節計およびバックアップ調節計のアナログ入
   出力手段を切換手段を介して前記プロセスに接続し、前
   記バックアップ調節計は前記各調節計の記憶手段に記憶
   されたプログラムを記憶している記憶手段をさらに設け
   、前記各調節計の一台が故障したときに切換手段を介し
   て前記バックアップ調節計が当該調節計のプロセスに接
   続されることを特徴とする計装システムのバックアップ
   方式。 ２、特許請求の範囲第１項において、前記バックアップ
   調節計は、前記複数の調節計の故障診断を前記伝送手段
   を用いて行うことを特徴とする計装システムのバックア
   ップ方式。