JPS62245161A - スイッチ動作監視用の自己検査回路及びその自己検査方法 - 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】 この発明は、概してスイッチ動作監視用の自己検査回路
及び方法、特に、原子カプラントのためのスイッチ動作
監視用の自己検査回路及び方法に関し、該回路は、回路
自身の動作及び付加的な監視回路の動作の双方を検査す
るために、人工的に創成される故障状態をとることがで
きるようにしている。

従」Ｕ支止− 原子力プラントを含むプラントのための制御装１におけ
る多くの応用において、スイッチ接点の状態を検知する
ことが望ましく必要でさえもある。

スイッチは主制御盤の押しボタンあるいは選択スイッチ
であって良く、または、それらはモータ駆動されるアク
チュエータに位置付けられたリミットスイッチであって
も良い。いずれの場合にも、プロセス制御装置がスイッ
チ状態を確実に検知できるということが極めて重要であ
る。このような装置の信頼性を高めるために使用される
１つの方法は、対にされたもしくは冗長の接点を使用す
ることであり、それにおいてスイッチは、常に反対の状
態にある少なくとも２つの対の接点を有している。“Ｃ
”型接点もしくは“Ｄ″型接点をもつスイッチは、この
ようなスイッチである。“Ｃ”型のスイッチにおいては
１．２つの対のスイッチがあり、一方は通常開かれ、他
方は通常閉じられている。一方のスイッチを開くと自動
的に他方を関し、逆も同じである。“Ｃ”型のスイッチ
においては、それら接点は、′ブレークビフオメーク”
態様に配列され；　“Ｄ”型スイッチにおいては、それ
らは゛メークビフオブレーク”態様に配列されている。

いずれの場合においても、もし双方の対の接点が思い遷
移時間の後、同じ状態を有するならば、すなわち双方と
も開かれているかあるいは双方とも閉じられているなら
ば、そのスイッチは故障であると推定され得る。それ故
、スイッチを確実に検査するために、スイッチの各半分
、すなわち接点の各対の状態を監視することができ、そ
してもし双方の対の接点が同じ状態にあるならば、エラ
ー信号を発生する回路をもうけることだけが必要である
１通常の回路においてこれは、接点の対の状態のディジ
タル指示、例えばもし接点の対が開かれているならば“
０”、そして接点の対が閉じられているならば“１°゛
を与えることにより達成されている。一方の接点の対の
状態を示す信号は、次に他方の対の接点の状態を示す信
号と論理的に比較される。もし信号が同じ論理値を有す
るならば（２つの組み合わせの信号のパリティが偶数な
らば）そのスイッチは、故障として検出され、そして適
切な修正手段が開始され得る。

このような回路は、多くの場合において、全システムの
信頼性ある動作を確実にするために充分なものではある
が、検査回路自身を周期的に検査することによってさら
に高いレベルの信頼性を提供することがしばしば必要で
ある。過去においては、この高いレベルの検査は、単に
、６ケ月ごとに１度の程度で行われる保守行為であった
。再度この周期的な検査は、多くのシステムにおいて充
分な程度の信頼性を確実にするに充分なものではあるが
、検査が容易に度々行われることができるように自動的
にかつオンラインで行われるならば、成就するに有利で
ある。

几Ｊヒ１１１− 従ってこの発明の目的は、スイッチ動作監視用の自己検
査回路及び方法を提供することである。

この発明のさらなる目的は、検査されているスイッチか
ら検査回路を一時的に離し、代わりに、スイッチの動作
を制御可能に模擬するリレーに該検査回路を実際上接続
する回路を有したスイッチ動作監視用の自己検査回路及
び方法を提供することである。

この発明の広範な概念においては、共通の接点を有する
第１及び第２の接点対を有し、前記接点対の一方は、通
常開いており、他方は、スイッチが故障でない限り閉じ
ている型のスイッチの動作を監視するために、 （ａ）　　前記第１の接点対を横切って接続され、第１
の可能化信号及び第１の選択信号に応答して、前記可能
化信号がない場合に、前記第１の接点対が開いているな
らば第１の値を、かつ前記第１の接点対が閉じているな
らば第２の値を有する第１の出力信号を出力し、そして
前記第１の可能化信号が存在する場合には、前記第１の
接点対が開いているか閉じているかに無関係に、前記第
１の選択信号に従って、前記第１の値及び前記第２の値
の一方を有する第１の出力信号を出力する第１の検査手
段と、 （ｂ）　　前記第２の接点対を横切って接続され、第２
の可能化信号及び第２の選択信号に応答して、前記第２
の可能化信号がない場合には、前記第２の接点対が開い
ているならば前記第１の値を、かつ前記第２の接点対が
閉じているならば前記第２の値を有する第２の出力信号
を出力し、そして前記第２の可能化信号が存在する場合
には、前記第２の接点対が開いているか閏じているかに
無関係に、前記第２の選択信号に従って、前記第１の値
及び前記第２の値の一方を有する第２の出力信号を出力
する第２の検査手段と、 （ｃ）　　前記第１及び第２の検査手段に応答して、前
記第１及び第２の出力信号が等しい値を有するならばエ
ラー信号を生成するための論理手段と、 を備えたことを特徴とするスイッチ動作監視用の自己検
査回路が提供される。

検査手段はリレーを含んでいるのが好ましい。

該リレーはシステム内に無効論理状慧を“注入”するた
めに使用され得る。もし、無効論理状悪の注入が故障の
指示を生じさせることに失敗したならば、検査回路自体
が故障であると推定され得、修正手段が取られ得る。

この発明は、自己検査をしばしば行うのに充分に簡単か
つ容易で、それ故信頼性を高めた自己検査のための手段
及び方法を提供するものである。

この発明のこれらの及び他の特徴や長所は、添付図面と
共に為される以下の実施例の説明から容易に理解される
であろう。

好適な実施例の１吸 以下、添付図面を参照して、この発明の好適な実施例に
ついて説明する。

第１図は、この発明による基本回路の機能的ブロック回
路図を示している。数字１０は、２つの対の接点を有す
るスイッチを総括的に示しており、該接点の一方は通常
開かれ（第１図の接点対２０＞そして他方は通常閉じら
れている（第１図の接点対３０）、接点対２０を横切っ
て第１の検査回路４０が接続されている。同様に接点対
３ｏを横切って第２の検査回路５０が接続されている。

第１の検査回路４０は、接点対２０の状態を通常示す第
１の状態信号５ＴＡＴＩをを生成するよう適合されてい
る。同様に第２の検査回路５ｏは、接点対３０の状態を
通常示す第２の状態信号５ＴＡＴ２を生成するよう適合
されている。スイッチが正当に動作しているとき、それ
ら接点対は反対の状態にあるということが与えられてい
るので、もしスイッチが正当に動作しているならば、５
ＴＡＴ１及び５ＴＡＴ２の値は、決して等しくないはず
である。論理回路６０は、５ＴＡＴＩと５ＴＡＴ２の値
を比較し、もし５ＴＡＴＩと５ＴＡＴ２が等しくないな
らば、正常動作を示す第１の値、そしてもし５ＴＡＴＩ
と５ＴＡＴ２が等しならば、スイッチ１０が故障である
といることを示す第２の値を有する監視信号ＭＯＮを生
成する。

第１図に示した回路は、また検査制御回路７０をも含ん
でいる。制御信号Ｃに応答して、検査制御回路７０は、
第１の検査回路４０に対して第１の可能化信号ＥＮＩ及
び第１の選択信号５ＥＬＬを、そして第２の検査回路５
０に対して、第２の可能化信号ＥＮ２及び第２の選択信
号５ＥＬ２を生成することができる。検査制御回路７０
として働く回路の構成の詳細は、当該技術の通常の熟練
度を有するものに容易に明らかになるであろう。

可能化信号が第１の論理値（例えば低い）を有する場合
、第１及び第２の検査回路４０及び５０は通常動作し、
すなわち、信号５ＴＡＴＩ及び５ＴＡＴ２が接点対２０
及び３０の実際の状惑をそれぞれ示す、可能化信号が第
２の値（例えば高い）をとる場３には、信号５ＴＡＴ１
及び５ＴＡＴ２は、もはや接点対の状態を反映せず、そ
の代わりに、それぞれ５ＥＬＬ及び５ＥＬ２信号の値に
依存するある値ととる。このように、禁止された論理値
をシステム内に゛注入”することが可能である。可能化
信号が検査を可能とし、かつ選択信号が５ＴＡＴＩ及び
５ＴＡＴ２に対して同じ値を選択する場合、誤り状態が
人工的に創成される。もし論理回路が、無効の論理状態
の注入に応答して故障表示を生成しないならば、次に、
その論理回路が故障している、もしくは検査回路が故障
していることが推定され、そして、適当な修正手段がと
られ得る。

スイッチ１０は、“Ｃ”型スイッチを表すよう意図され
ているが、“Ｄ”型スイッチ、あるいは、正常時、異な
った状態を有する２つの対の接点を含む他のどのような
スイッチが使用されても良い。

もし“Ｄ　”型スイッチが使用されるならば（ブレーク
前にメークする）、当然、双方のスイッチが閉じられる
短い瞬間がある。しかしながら、無効の論理状態が瞬間
的に存在することは、識別されかつ判別されることがで
き、それ故、故障信号を生成しない。

また、前述の説明及び以下の説明において、可能化及び
選択信号が別々に発生されるいうことが仮定されている
。しかしながら、同じ可能化及び選択信号が、第１の検
査回路４０及び第２の検査回路５０に送られ、なお、装
置の充分な動作を堤供し得るということが、通常の当業
者には明らかであろう。

最後に、最大の信頼性のために、各“チャンネル”　（
接点の対によって定義される）が独自の電源を有するこ
とが望ましい、第１図に示された回路においては、２つ
の電源が接地を表す三角形に対して別々の数字によって
表されている。それら電源は、それらの高電圧側が、接
点対の間に十Ｖで一緒に接続されているということが想
定されている。

第２Ａ図は、第１の検査回路４０の作用を果たすための
好ましい回路を示している０図から分かるように、この
回路は、第１の端子９０、第２の端子１００、及び第３
の端子１１０を有している第１のリレー８０を含んでい
る。第１の端子９０は、スイッチ２０の接点に接続され
、該第１の端子９０は、直接には他方の接点の対３０に
接続されない。第３の接点１１０は、第１のリレーの腕
１２０の位置によって、第１の端子９０もしくは第２の
端子１００のいずれかに選択的に接続可能である。第１
のリレーの腕１２０の位置は、電流が第１のリレーのコ
イル１３０を流れるか流れないかによって制御され、次
に電流が流れるか流れないかの状態は、ＥＮｌが高いか
低いかくすなわちＥＮｌの存在もしくは不存在）によっ
て制御される。

回路は、また、少なくとも第４の端子１５０及び第５の
端子１６０を有している第２のスイッチもしくはリレー
１４０をも含んでいる。第１のリレー８０の第２の端子
１００は、第２のリレー１４０の第４の端子１５０に接
続される。第５の端子は、十■に接続される。第４の端
子従って第２の端子が＋■に接続されるか否かは、第２
のリレーの腕１８０の位置によって制御され、該第２の
リレーの腕１８０は、次に、第２のリレーのコイル１９
０によって制御される。換言すれば、第４の端子１５０
と第５の端子１６０との間の接続は、電流がコイル１９
０を流れるとき為され、このことは、選択信号５ＥＬ１
が高電位となったとき生ずる。

リレー８０及び１４０は、例えばＴ　ｅｌｅｃｌｙｎｅ
７１２Ｍ−１１２のようなどのような適当なリレーであ
っても良い。さらにリレー１４０は、単純な電磁スイッ
チに代替されても良い。

第３の端子１１０からの出力は、光電分離回路１９５に
対する入力として使用される。端子１１０が高電位のと
きくすなわち、以下に述べる態様で端子１１０が、接点
の対２０もしくは第２のリーレ１４０を経て＋■に接続
されるとき）、電流が光電分離回路１９５の内部にＬＥ
Ｄを通って流れ、それ故、該ＬＥＤは光を発する。この
光の伝送は、光電分離回路の出力側のダイオードを導通
状態とし、従って、状態信号５ＴＡＴ１を低電位もしく
は論理Ｏ信号にする。さもなければ、状態信号５ＴＡＴ
１は高電位のままである。

通常の動作において、可能化信号は、低電位であり、こ
のことは、スイッチ２０を直接、光電分離回路１９５に
接続し、それ故、状態信号５ＴＡＴ１の論理値は、接点
の対２０が開いているかもしくは閉じているかを反映し
ている。回路を検査することが望まれたとき、他方では
、可能化信号ＥＮ１が高電位となってリレーコイル１３
０を附勢し、それ故、リレー腕１２０を第１の端子９０
を有した接点から第２の端子１００を有した接点に移動
する。状態信号５ＴＡＴ１の論理値は、リレー腕１８０
及び第４の接点１５０によって限定されるスイッチが、
開いているか閏じているかに依存する。該スイッチの状
態は選択信号５ＥＬＬによって制御される。５ＥＬＬが
低電位のときスイッチは開いたままであり光電分離回路
１９５に電流は流れず、そして５ＴＡＴ１信号は高電位
のままである。スイッチが閉じたとき、光電分離回路１
９５内の発光ダイオードと経て電流が流れ、故に５ＴＡ
Ｔ１信号は低電位になる。光電分離回路は例えばＨＣＰ
Ｌ−３７００のようなどのような適当な回路であって良
い。

第２の検査回路５０の構成及び動作の詳細は、今述べた
ものと同一であるので、簡略のためにここでは省略する
。第２Ｂ図に示された第２の検査回路５０も、それぞれ
リレー８０．１４０に対して上述したものと同様の態様
で相互接続されたリレー８５．１４５の対と、光電分離
回路１９７とを含んでいると言えば充分である。

全説明したような回路でもって、各接点の入力回路の周
期的な検査が４〜６週間の間隔で実行可能であることが
要求される。上述したように、“Ｃ”型接点配列のよう
な接点配列は、固有のエラー検出における手段を設けて
いる。４つの可能な組み合わせ（００，０１，１０、及
び１１〉のうち、２つだけが有効であり、他の２つは無
効として検出され得る。検査回路は実際、入力が００及
び１１〈偶数パリティを有するもの〉の無効状態をとる
のを強制し、そして作られたエラー検出論理が正しく働
いていることを確認する０次の周期の検査まで、接点間
の入力システムが有効な入力に対して連続的にチェック
を行い、もしワイヤ接続、もしくはスイッチが“短絡”
あるいは“開路′°故障となったならば、論理プロセッ
サは、その故障を報告し、そしてより安全なもしくは好
ましい状態に戻すような適切な動作をとるようにプログ
ラム化されている。

接点間入力の論理プロセッサの連続的な検査能力を検査
することに加えて、自動テスタが、入力から出力までの
システム論理をチェックするための検査条件を用意して
いる１例えばキースイッチによって可能化されたとき、
自動テスタは、各々個別の接点間入力（ｃＣＩ　）信号
の状態が閉じられるかもしくは開かれるように強制する
ことができる。自動テスタは、論理０を出力することに
よってこれを行い、それ故スイッチが閉じられたかのよ
うにする。このようにして、すべての４つの可能な状態
がシステム内に注入され得、そしてデータリンクを介し
て自動テスタによって監視される出力信号によって、正
しいシステム動作が確かめられ得る。

第３ｒＭは、原子カプラントにおけるような安全評価の
適用に使用されるであろう全システムの部分として検査
可能の接点間入力回路を示す、第３図に示された装置に
おいて、耐サージ回路２００及び２１０が検査回路とそ
れら検査回路のそれぞれの接点の対との間に挿間されて
いる。耐サージ回路は、無効の検査中、検査注入回路か
らプラント接点を離すために使用され、そしてそれら耐
サージ回路は、検査回路への耐サージ回路検査電流を制
限するようにも―く、これらの検査回路は当該技術で通
常の熟練度を有するものに既知であり、そして代表的に
は、ＲＦ倍信号除くためのチョークコイルと、適当な抵
抗回路網と、コンデンサ回路網とを含んでいる６代表的
には、それらは、３０００ボルトのサージまでに耐える
よう設計されている。

第１の検査回路４０及び第２の検査回路５０の下流には
、デバウンス（Ｄｅｂｏｕｎｃｅ）回路２４０及び２５
０がある。これらデバウンス回路は、いくつかの連続的
なサンプルに対して信号レベルが安定してしまった後に
のみ状態変化を受は入れることによって、信号を“デバ
ウンス（ｄｃｂｏｕｎｃｅ）　”する、すなわち信号の
はずみを抑える（すなわち、スイッチの“バウンスもし
くは、はずみ”によって不慮に生じるスイッチの複数回
の押し下げの誤った指示を避ける）、このようなデバウ
ンス回路は、当該技術分野において既知であり、かつ商
業的に入手可能である０例えば、ＭｏｔｏｒｏｌａＭＣ
Ｌ４４９０　　Ｈｅｘ　　接点バウンス排除器は、この
適用に充分であるだろう。

ｆｉｆ＆に付加的な対の光電分離回路２６０及び２７０
がデバウンス回路と論理回路との間にそれぞれ挿間され
ており、これにより、電気的分離の程度を高め、そして
どのような循環する電流をも避ける。

第４図は、原子カプラントの監視システム内に組み込ま
れた自己−検査監視回路を示す、常開接点２０及び常閉
接点３０を有しているスイッチ１０は、原子炉の制御装
置パネル内に通常音まれている多数のスイッチ（例えば
°Ｃ′°型もしくはＩＩ　Ｄ　ＩＩ型）のいずれかを表
す。自己−検査監視回路は、上述したように接点を横切
って接続されそして正しい動作もしくは故障のいずれか
を決定して応答するために、監視システムが使用する監
視信号を生成する。

この発明の精神から離れることなく、上述の特定の実施
例に関する多くの変更が為され得るということを、当該
技術の通常の熟練度を有するものには明らかであろう０
例えば、所望なら、第１及び第２のリレーは、状態出力
５ＴＡＴ１及び５ＴＡＴ２を所望の高電位または低電位
にさせるための光電分離回路と代替され得る。従って、
この発明は、特定的に上述した実施例に制限されるもの
とみなされるべきではなく、その代わり、この発明の範
囲に充分相当するものとみなされるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例による自己検査回路を示
す機能ブロック回路図、第２Ａ図及び第２Ｂ図は、第１
図に示したそれぞれ第１及び第２の検査回路の詳細を示
す回路図、第３図は、信頼性を確保するために特に厳し
い手段を必要とする適用における場合のこの発明の他の
実施例による自己検査回路を示す機能ブロック回路図、
第４図は、この発明による自己検査回路を原子カプラン
トの監視システムに組み込んだ場合を示す機能ブロック
回路図である０図において、１０はスイッチ、２０及び
３０は接点対、４０は第１の検査回路、５０は第２の検
査回路、６０は論理回路、７０は検査制御回路である。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）共通の接点を有する第１及び第２の接点対を有し
   、前記接点対の一方は、通常開いており、他方は、スイ
   ッチが故障でない限り閉じている型のスイッチの動作を
   監視するために、 （ａ）前記第１の接点対を横切って接続され、第１の可
   能化信号及び第１の選択信号に応答して、前記可能化信
   号がない場合に、前記第１の接点対が開いているならば
   第１の値を、かつ前記第１の接点対が閉じているならば
   第２の値を有する第１の出力信号を出力し、そして前記
   第１の可能化信号が存在する場合には、前記第１の接点
   対が開いているか閉じているかに無関係に、前記第１の
   選択信号に従つて、前記第１の値及び前記第２の値の一
   方を有する第１の出力信号を出力する第１の検査手段と
   、 （ｂ）前記第２の接点対を横切って接続され、第２の可
   能化信号及び第２の選択信号に応答して、前記第２の可
   能化信号がない場合には、前記第２の接点対が開いてい
   るならば前記第１の値を、かつ前記第２の接点対が閉じ
   ているならば前記第２の値を有する第２の出力信号を出
   力し、そして前記第２の可能化信号が存在する場合には
   、前記第２の接点対が開いているか閉じているかに無関
   係に、前記第２の選択信号に従って、前記第１の値及び
   前記第２の値の一方を有する第２の出力信号を出力する
   第２の検査手段と、 （ｃ）前記第１及び第２の検査手段に応答して、前記第
   １及び第２の出力信号が等しい値を有するならばエラー
   信号を生成するための論理手段と、 を備えたことを特徴とするスイッチ動作監視用の自己検
   査回路。
2. （２）前記第１の検査手段は、前記第１の可能化信号が
   ない場合に、前記第１の接点対が前記論理手段に接続さ
   れ、前記第１の可能化信号が存在する場合に、前記第１
   の接点対が前記論理手段から切り離されるように切り換
   え可能のリレーの第１の対を含んでいる特許請求の範囲
   第１項記載のスイッチ動作監視用の自己検査回路。
3. （３）前記第２の検査手段は、前記第２の可能化信号が
   ない場合に前記第２の接点対を前記論理手段に接続し、
   前記第２の可能化信号が存在する場合に前記第２の接点
   対を前記論理手段から切り離すように切り換え可能のリ
   レーの第２の対を含んでいる特許請求の範囲第１項記載
   のスイッチ動作監視用の自己検査回路。
4. （４）前記第１の接点対を横切って生じ得るサージ電圧
   から前記第１の検査手段を保護すると共に、前記第２の
   接点対を横切って生じ得るサージ電圧から前記第２の検
   査手段を保護するために、前記第１の接点対及び前記第
   １の検査手段間に挿間された第１の耐サージ手段と、前
   記第２の接点対及び前記第２の検査手段間に挿間された
   第２の耐サージ手段とを設けるようにした特許請求の範
   囲第１項記載のスイッチ動作監視用の自己検査回路。
5. （５）前記第１の検査手段は、前記リレーの第１の対を
   前記論理手段から電気的に分離するために、前記リレー
   の第１の対及び前記論理手段間に挿間された第１の光電
   分離回路を含んでいる特許請求の範囲第２項記載のスイ
   ッチ動作監視用の自己検査回路。
6. （６）前記第２の検査手段は、前記リレーの第２の対を
   前記論理手段から電気的に分離するために、前記リレー
   の第２の対及び前記論理手段間に挿間された第２の光電
   分離回路を含んでいる特許請求の範囲第３項記載のスイ
   ッチ動作監視用の自己検査回路。
7. （７）前記第１の対及び前記第２の対におけるはずみに
   基づく故障指示を除去するために、前記第１の検査手段
   及び前記論理手段間に挿間された第１のデバウンス回路
   と、前記第２の検査手段及び前記論理手段間に挿間され
   た第２のデバウンス回路とをそれぞれ設けた特許請求の
   範囲第１項記載のスイッチ動作監視用の自己検査回路。
8. （８）共通の接点を有する第１及び第２の接点対を有し
   、前記接点対の一方は開いており、他方は故障でない限
   り閉じているスイッチの状態を監視するために、 前記第１の接点対を横切って接続され、前記第１の接点
   対が開いているならば第１の値を、前記第１の接点対が
   閉じているならば第２の値を有する第１の指示を生成す
   る第１の手段と、 前記第２の接点対を横切って接続され、前記第２の接点
   対が開いているならば前記第１の値を、前記第２の接点
   対が閉じているならば前記第２の値を有する第２の指示
   を生成する第２の手段と、前記第１の手段及び前記第２
   の手段に応答して、前記第１及び第２の指示が等しい値
   を有するならばエラー信号を生成する論理回路と、 を備えた回路を自己検査するために、 （ａ）前記第１の接点対を横切ることから前記第１の手
   段を切り離し、そして前記第１の接点対が開いているか
   閉じているかに無関係に、前記第１の値及び前記第２の
   値の一方を前記第１の指示に課し、 （ｂ）前記第２の接点対を横切ることから前記第２の手
   段を切り離し、そして前記第２の接点対が開いているか
   閉じているかに無関係に、前記第１の値及び前記第２の
   値の一方を前記第２の指示に課し、 それにより、前記論理回路に対して故意にエラー状態を
   創成するようにしたスイッチの状態を監視する回路を自
   己検査する方法。