JPS61288233A - 切換え制御装置 - 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】 〔概　要〕 二重化構成システムの外部インタフェース部最終段に設
けたセンス回路と、二重化を構成する各ユニット（演算
出力部）にそれぞれ設けた出力電流センス回路とを併用
することにより、ケーブル断線等の装置外部の要因では
なく真に装置の異常のとき二重化システムの常用予備の
切換えを行なう切換え制御装置であって、保・９員に不
安を与えず取扱いの容易な冗長化システムを提供するこ
とができ、外部インタフェース部最終段に出力電流のセ
ンス回路を設け、予備側で常用側の出力を検知できるの
で、常用予備切換え時予備側の出力ドラッキング（バン
プレス切換え）が容易となる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は切換え制御装置、さらに詳しく云えば、二重化
された演算出力部のアナログ出力電流の切換え制御装置
に関する。

〔従来の技術〕

第２図は、この種の二重化された演算出力部のアナログ
出力電流切換え制御装置の従来のものの一例のブロック
図である。

図において、１および９はそれぞれ演算出力部で二重化
構成され、その何れでも制御権を有している方が通常制
御演算およびｒ７ｏ　（入出力部）へをもたず待機状態
にある方を以後予備と呼ぶ。

常用および予備演算出力部は両方共に制御演算及びＩｌ
ｏへの入出力処理を行なうが常用側のみ出力信号を送出
し、予備側は出力信号を送出しない。

この装置では、常用側に異常が発生した場合、制御権は
自動的に予備側へ切シ換わシ、制御演算及びｒ７ｏ入出
力動作は継続して実行される。その際の切シ換え動作は
以下に示す通りである。

第２図において演算出力部１および９は同一の構成を有
し、１対１バツクアツプの構成（デュプレックス）を実
現している。　１７は外部インタフェース部であり、演
算出力部１および９の共通要素として存在し、プラント
操作端２１に電流信号を伝えている。プラント操作端２
１が例えばパルプ開閉装置であれば上記電流信号でパル
プの位置を設定あるいは調整する。　２．１０はそれぞ
れディジタル演算処理回路で、演算結果（ディジタル量
）をそれぞれ１変換器６および１１に出力し、必変換を
行ない、その出力でそれぞれ電流源５および１３を制御
して電流信号に変換し、外部インタフェース部１７に出
力している。８および１６はそれぞれシャント回路で、
それぞれ条件設定回路２６および２７の出力に基いてオ
ンあるいはオフとし、該当演算出力部１あるいは９より
の、プラント操作端２１への電流出力を禁止あるいは許
可する作用を行なう。６および１４は出力電流のセンス
回路（例えば抵抗で構成される）で、電流源５および１
！Ｉからの出力電流量を検知しく例えばセンス回路の抵
抗における電圧降下として）、これを自己出力リードバ
ック回路４および１２に伝えている。自己出力リードバ
ック回路４および１２ではセンス回路６および１４から
読み戻した電流源５および１３の出力の値を再びディジ
タル量に変換し、演算処理回路２および１０にそれぞれ
通知する。演算処理回路２および１０ではＤ／Ａ変換器
３および１１　に出力した値と、自己出力リードバック
回路４および１２から読み戻した値とを照合し、一致し
ていれば演算出力部１および９はそれぞれ正常と判断す
る。

１８は外部電流源で、外部電流源選択回路２８の出力（
指示）に従って選択され、演算出力部１゜９がともに異
常の場合、それ等に代ってプラント操作端２１に電流を
供給し、操作端（例えばバルブ）開度の連続性を維持す
るのに使用される。

２０はシャント回路であって、外部電流源選択回路２８
によって制御される。外部電流源選択回路２Ｂによって
シャント回路２０がオフされるとき、シャント回路８お
よび１６はともにオンとなる。

７．１５．１９はそれぞれ電流の逆流を防止するための
ダイオードである。

上起のような演算装置２５において、演算出力部１が常
用、９が予備として動作している状態で常用側の演算出
力部１に異常が発生した場合、常用側演算出力部１の演
算処理回路２は信号線２２を経て制御権受渡し信号を送
り制御権を予備側演算出力部９の演算処理回路１０に渡
す。演算処理回路１０は、これを確認すると、演算処理
回路２に通知し、かつＤ４変換器１１に演算値出力後、
条件設定回路２６にシャント回路８をオンするよう、ま
た、条件設定回路２７にシャント回路１６をオフするよ
うに指示する。これによって異常演算出力部１の電流源
５から出力する信号電流はシャントされ、正常な演算出
力部９の電流源１３に対するシャントは解除され、電流
源１５より信号電流が外部インタフェース部１７を経て
プラント操作端２１に送られる。すなわち、異常な常用
側より正常な予備側に切シ換えられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の従来の装置では、プラント操作端２１　へのケー
ブルが断線あるいは外れた場合にも電流源５あるいは１
３よりの出力電流が流れなくなるので、例えば演算出力
部１の場合、演算処理回路２においてＤ／Ａ変換器３に
出力したディジタル値と、センス回路６より自己出カリ
ードパツク回路４から読み戻した値はやはシネ一致とな
る。従って常用側の演算出力部１の故障か、ケーブルの
断線かを区別をすることができず、常用側の故障と判定
して予備側に切換えることとなる。ケーブル断線の場合
は、たとえ正常な予備側に切シ換えたとしても、依然と
して、プラント操作端２１へのケーブルは断線している
ので状態は改善されず、二重化切り換えの意味がないと
いう問題がある。特に工事、保守等で一時信号線（上記
プラント操作端２１へのケーブル）を外す場合に、常用
から予備に切り換えてしまったのでは本来の使用目的と
異なシ、かえって保守員に対して不安と使いにくさとを
与えるという問題がある。

すなわち、従来の装置においては、最も重要なプラント
への電流出力系に何らかの異常が生じた場合、装置自身
の異常なのか、それともケーブル断線等、装置外部の異
常なのかを区別することができないという問題があった
。

本発明は上記の問題点を解決し、装置自身の異常か、装
置以外のケーブル等の異常かを識別し、装置自身の異常
のときだけ二重化切シ換えを行なうことによυ、取扱い
上の不便さをなくシ、保守員に対して不安を与えないよ
うにしようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によれば、上記の問題点は、ディジタル量を入力
し演算処理を行なってディジタル量として出力する演算
処理手段と、該演算処理手段の出力を受けてアナログ電
流信号に変換する色変換手段と、前記電流信号をシャン
トし外部への出力を禁止するシャント手段と、外部へ供
給される上記電流信号の値を感知しこれをディジタル変
換して上記演算処理手段に読み戻す手段とを含む演算出
力部を２個設けて二重化構成とし、さらに前記２個の演
算出力部の選択された何れか一方の出力を外部に出力す
るとともに最終的に外部に出力する上記電流信号を感知
して、上記２個の演算出力部のそれぞれに設けられた最
終段出力リードバック回路に供給するセンス回路を有す
る外部インタフェース部を具備し、上記それぞれの最終
段出力リードバック回路は、上記センス回路より最終的
に外部に出力される電流信号値を受けてこれをディジタ
ル量に変換してそれぞれの演算処理手段に読み戻・すよ
うに構成され、常用側の演算処理手段において上記ｖ／
ｈ変換手段への出力信号の値と上記リードバック回路か
ら読み戻された信号の値の不一致を検出したとき、前記
最終段出力リードバック回路により読み戻された信号値
より、前記常用側の演算出力部の故障か、外線の断線か
を識別し、上記の常用演算出力部の故障の際は二重化さ
れた演算出力部の常用予備の切換えを行ない、外線の断
線の際は上記切換えを行なわないようにしたことによυ
解決される。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面について詳細に説明する。

第１図は本発明の実施例のブロック図である。

図において、１および９は演算出力部で、演算出力部１
および９のそれぞれにおいて、２．１０は演算処理回路
、３，１１はＤ／Ａ変換器、４．１２は自己出力リード
バック回路、５．１３は電流源、６，１４は出力電流セ
ンス回路、８．１６はシャント回路、２６　、２７は条
件設定回路、７，１５は逆流防止用ダイオード、２９．
３０は最終段出力リードバック回路である。なお１７は
外部インタフェース部であシ、外部インタフェース部１
７において、５１は最終段出力電流センス回路、１８は
外部電流源、１９は逆流防止用ダイオード、２０はシャ
ント回路、２８は外部電流源選択回路である。

第１図を第２図と比較すれば容易に理解されるように、
第１図に示す本発明の装置は、第２図に示す従来の装置
に対して最終段出力リードバック回路２９．３０および
最終段出力電流センス回路３１を付加したものである。

最終段出力センス回路６１（自己出力センス回路６．１
４と同様に例えば抵抗で構成することができる。）は、
常用側、予備側または外部の各電流源（５，１５，１８
）　　のいずれか１つの、実際にプラント操作端２１に
供給している電流源よりの電流量を検知して、常用およ
び予備の最終段出力リードバック回路２９．３０を経て
両方の演算処理回路２，１０に通知する役目を持ってい
る。最終段出力リードバック回路２９．３０は、最終段
出力センス回路３１から通知されたアナログ量（出力電
流量を表わす。

例えば最終段出力センス回路３１のセンス抵抗の両端の
電圧として得ることができる。）を再びディジタル量に
変換し、各演算処理回路２，１０に伝えている。

二重化動作における演算出力部１，９の常用と予備との
切り換え動作は以下のように行なわれる。

まず、演算出力部１が制御権をもち、常用側として動作
（演算および出力動作）しておシ、演算出力部９は予備
側として動作（演算動作を行なっているがそのシャント
回路１６はオンとなシ出力は禁止されている。）してい
る。この状態においてはシャント回路８はオフ、シャン
ト回路’１６，２０はオンとなっている。常用側演算出
力部１において、演算処理回路２はＤ／Ａ変換器３に出
力した値と、最終段出力リードバック回路２９かも読み
戻した値とが一致しているか否か常時チェックし、自己
診断を行なっている。ここに、センス回路６（または１
４）と自己出力リードバック回路４（または１２）によ
り、外部へ供給される電流信号の値を感知してこれをデ
ィジタル変換して演算処理回路に読み戻す手段を構成し
ている。

その間、予備側演算出力部９においては演算処理回路１
０がル４変換器１１に出力した値と自己出力リードバッ
ク回路１２によって読み戻した値とを常時照合し自己診
断を行なっている。ここで演算出力部９よりの出力はシ
ャント回路１６でシャントされ外部インタフェース部１
７には出力されない。

（イ）この動作状態において、常用側の演算出力部１に
異常が発生したとする。例えば電流源５に故障が起り、
正常な出力が送出できなくなったとする。

この場合は、シーケンスは以下の通シに進行する。

（１）常用側の演算処理回路２においてＤ／Ａ変換器３
への出力と、最終段出力リードバック回路２９よりの読
み戻し値の不一致が検出される。

（１１）そうすると演算処理回路２は信号線２２を経て
予備側の演算処理回路１０　Ｋ指示して、最終段出力丈
−ドバック回路３０よりの読み戻し値をＤ／Ａ変換器１
１へ出力し、予備側電流源１３の出力をいままでの常用
側電流源５の出力に一致させる。

（ｌｉｔ）常用側の演算処理回路２は条件設定回路２６
に指示してシャント回路８をオンとし、また条件設定回
路２７に指示してシャント回路１６をオフとする。これ
により外部インタフェース部１７への出力は常用側より
予備側へ切換えられるが、（１１）の処理により、故障
する直前の値が出力し、従ってプラント操作子２１への
出力電流は変らず、プラント操作子２１　　例えばパル
プの位置を変化しないようにする。

（ｌｖ）常用側演算処理回路２は１変換器３への出力値
と自己出力リードバック回路４よりの読み戻し値を照合
する。（ｃＬ）上記２つの値２＞−’不一致であれば常
用側演算出力部１における異常と判定する。

（ｂ）上記２つの値が一致すれば常用側演算出力部１は
正常であり、プラント操作端へのケーブルが外れたもの
と判定する。

（Ｖ）この場合は（Ｉｖ）の動作において、（ａ）上記
２つの値が不一致で常用側演算出力部１に異常があると
判定されるから、常用側演算処理回路２は信号線２２を
通して予備側演算処理回路１０に制御権を渡す。

（ｖｌ）ここで演算処理回路１０が制御権をもって制御
演算を開始し、常用予備の切り換えが完了する。

（ロ）　上記と同様に演算出力部１が常用として、演算
出力部１０が予備として動作しているとき、プラント操
作端２１へのケーブルが外れたとする。

この場合は常用側を予備側に切シ換える必要はない。こ
の場合のシーケンスは以下の通りである。

この場合も（１）〜（ＩＩ＋＞は、前記ビ）の場合と同
様である。

（１ｖ）この場合は前記の（１ｖ）において（ｂ＞のと
おシ、演算処理回路２からＤ／Ａ変換器３への出力値と
、リードバック回路４よりの読み戻し値とが一致するの
で常用側演算出力部１は正常であシ、プラント操作端２
１へのケーブルが外れたものと判定する。

（Ｖ）上記の判定に基いて、常用側の演算処理回路２は
条件設定回路２６に指示してシャント回路８をオフとし
、また条件設定回路２７に指示してシャント回路１６を
オンとする。　これで元の状態に戻る。

演算出力部１は依然として制御権を有し、常用側として
動作を継続する。

この場合警報を発して、プラント操作端２１へのケーブ
ルが外れたことを保守員に知らせるようにすることがで
きる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、二重化構成システムの外部インタフェ
ース部の最終段に設けた出力電流のセンス回路と二重化
を構成する各ユニット（演算出力部）に設けた出力電流
センス回路とを併用することにより、ケーブル断線等の
装置外部の要因ではなく、真に装置の異常のときだけ二
重化システムの常用予備の切換えを行なうことが可能と
なったために、保守員に不安を与えず、取扱層の容易な
冗長化システムを提供し得る効果がある。

また、外部インタフェース部最終段に出力電流のセンス
回路を設けたことにより、予備側が常用側の出力を検知
できるので、常用、予備切シ換え時予備側の出力ドラッ
キング（バンプレス切シ換え）が容易となった。すなわ
ち、バンプレス切シ換えを行なうのに両演算出力部の出
力値について、従来のようなメモリレベルでのデータ交
換による常用側と予備側のデータ一致を図る必要がなく
なり、これによりソフトウェア、ハードウェアとも負荷
を軽くできる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は従来
装置のブロック図である １、９　　・・・演算出力部、 ２．１０　　・・・演算処理回路、 ６．１１　　・・・Ｄ／Ａ変換器 ４．１２　　・・・自己出力リードバック回路５．１５
　　・・・電流源、 ７．１５．１９・・・逆流阻止ダイオード、８．１６；
２０・・・シャント回路、 １７　　　・・・外部インタフェース部、１８　　　・
・・外部電流源、 ２１　　　・・・プラント操作端、 ２２　　　・・・信号線、 ２５　　　・・・演算装置、 ２６．２７・・・条件設定回路、 ２日　　　・・・外部電流源選択回路、２９．３０・・
・最終段出力リードバック回路、３１　　　・・・最終
段センス回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディジタル量を入力し演算処理を行なつてディジタル量
   として出力する演算処理手段と、該演算処理手段の出力
   を受けてアナログ電流信号に変換するＤ／Ａ変換手段と
   、前記電流信号をシャントし外部への出力を禁止するシ
   ャント手段と、外部へ供給される上記電流信号の値を感
   知しこれをディジタル変換して上記演算処理手段に読み
   戻す手段とを含む演算出力部を２個設けて二重化構成と
   し、さらに前記２個の演算出力部の選択された何れか一
   方の出力を外部に出力するとともに最終的に外部に出力
   する上記電流信号を感知して、上記２個の演算出力部の
   それぞれに設けられた最終段出力リードバック回路に供
   給するセンス回路を有する外部インタフェース部を具備
   し、上記それぞれの最終段出力リードバック回路は、上
   記センス回路より最終的に外部に出力される電流信号値
   を受けて、これをディジタル量に変換してそれぞれの演
   算処理手段に読み戻すように構成され、常用側の演舞処
   理手段において上記Ｄ／Ａ変換手段への出力信号の値と
   上記リードバック回路から読み戻された信号の値の不一
   致を検出したとき、前記最終段出力リードバック回路に
   より読み戻された信号値より、前記常用側の演算出力部
   の故障か、外線の断線かを識別し、上記の常用演算出力
   部の故障の際は二重化された演算出力部の常用予備の切
   換えを行ない、外線の断線の際は上記切換えを行なわな
   いようにしたことを特徴とする切換え制御装置。