JPS63318601A

JPS63318601A - ２アウトオブ４回路

Info

Publication number: JPS63318601A
Application number: JP62154482A
Authority: JP
Inventors: Setsuo Arita; 節男有田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-06-23
Filing date: 1987-06-23
Publication date: 1988-12-27
Anticipated expiration: 2009-08-31
Also published as: JPH0668689B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、冗長装置の入力または出力信号を多数決で決
定するための２７ウトオブ４回路に関するものである。

〔従来の技術〕

高信頼性が要求される制御系においては、制御装置を冗
長化する方法が採用される。このような冗長化システム
において、例えば保守のために１つの制御装置をとりは
ずしても制御システムとしては多数決が組めるようにな
っていることが要求される場合がある。例えば、原子カ
プラントにおける安全保護システムはその代表例であり
、システムとして２アウトオブ４論理が構成される。こ
れは１つの保護装置をとりはずしても２アウトオブ３論
理を組んで常に多数決が組めるようにしている。

原子カバンドブツク、昭和５１年、Ｐ２６３〜ｐ２６７
に記載された原子炉で用いる２アウトオブ４回路の例を
第２図に示す。これは、接点２〜９によってスクラム弁
１１の励磁コイル１０に印加する交流電圧１をオンオフ
制御する２アウトオブ４回路である。信号ａ　＝　ｄ接
点２〜９を制御するための駆動信号であり、通常は接点
２〜９が閉状態となるように論理“１″′　（信号あり
の状態）なる信号を出力している。この駆動信信ａ　−
ｄのうちの１つだけ１例えば信号ａだけがＩｔ　ＯＩＩ
になっても他が“１″のままであれば、接点６〜９を介
して励磁コイル１０は励磁されたままでスクラムはおき
ない。しかし、駆動信号ａ　”　ｄの内の２つ、例えば
信号ａ、ｂがともに“０′″になると、接点４．８がど
ちらもオフし、励磁コイル１０は励磁されず、弁１１が
閉じて原子炉スクラムとなる。つまり２アウトオブ４の
動作を行う。なおＩＩ　ＯＩＩによりスクラム動作とす
るのは、信号ケーブルが切れてもスクラムできるような
安全側動作をはかったものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

システム全体の高信頼化を達成するためには、２アウト
オブ４回路が動作すべきときに動作するか否か、つまり
健全であるは否かを判定できるようにすることが要求さ
れる。このためにテスト信号を接点に印加し、その時の
接点の応答をチェックするといす方法がとられるが、テ
スト信号の印加によりスクラム弁が動作しないことが必
要である。また、第２図に示す接点の健全性を電圧変化
によりしらべようとしても、接点が並列接続されている
と、テスト信号により一方の接点を開としても電位変化
が発生せず、接点が動作したか否かを判断できない。こ
のため、第２図のような回路の接点の健全性を判断する
ためには、接点に流れる電流を検出することになる。具
体的には接点２゜６．３，７．４　（又は５）　、８　
（又は９）に流れる電流を検出する手段を設ければ全接
点の健全性が評価できる。例えば、テスト信号を印加（
ａ＝′０）して接点２を開状態にすると、接点６が閉じ
ていても接点２には電流が流れなくなるので接点２の健
全性を判断できる。しかしながら、第２図に示す２アウ
トオブ４回路では、この方法で接点の健全性を判断する
ために設ける電流検出手段が６個必要となり、実際上な
らびに経済性からみて問題があった。

本発明の目的は、接点の健全性を判断するために必要な
電流検出手段の数を最小にできるようにした２アウトオ
ブ４回路を提供するところにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、第１信号及び第２信号の各々により駆動さ
れる第１接点及び第２接点を並列接続して第１部分回路
を形成し、第３信号及び第４信号の各々により駆動され
る第３接点及び第４接点を直列接続して第２部分回路を
形成し、第３信号及び第４信号の各々によって駆動され
る第５接点及び第６接点を並列接続して第３部分回路を
形成し、第１信号及び第２信号の各々によって駆動され
る第７接点及び第８接点を直列接続して第４部分回路を
形成し、さらに第１及び第２部分回路を直列接続した第
５部分回路と第３及び第４部分回路を直列接続した第６
部分回路とを並列接続して２アウトオブ４回路を構成す
ることにより達成される。

〔作用〕

以上のように構成すれば、第１接点及び第２接点と、第
５接点及び第６接点の各々に１個づつの計４個の電流検
出手段を設ければ接点のテストを行え、電流検出手段を
大幅にへらすことができる。

〔実施例〕

以下、本発明になる２アウトオブ４回路の具体的実施例
を説明する。第１図は本発明の一実施例を示すもので、
従来回路と同数の開閉手段（接点１〜８）によって構成
されている。即ち、第１図の左側の接点群は駆動信号ａ
　”　ｄによって駆動される直並列の回路を構成し、右
側の接点群においては左側で並列回路を構成していた接
点は並列回路を構成しこれに駆動信号ａ、ｂを割り当て
る。

このようにして２アウトオブ４回路を構成する。

この回路構成を論理で表現すると次式のように表せる。

ただし、Ｚはこの接点回路の出力信号（励磁コイル１０
を駆動する論理信号）である。

Ｚ＝ａｂ　（ｃ＋ｄ）＋ｃｄ　　（ａ＋ｂ）　　　・＝
（＋）（１）式を展開すると次式を得る。

Ｚ＝ａｂｃ＋ｄｃｂ＋ｃｄａ＋ｄａｂ　　　＝４２）（
２）式から明らかなように、この論理式は論理“０″を
優先する２アウトオブ４論理であることがわかる。即ち
、駆動信号ａ　”　ｄの内の１つだけが“０′″のとき
、またはすべてが′１”のときはＺ＝１であり、２個又
はそれ以上が“０′″になったときｚ＝０になる。なお
（２）式を（）でくり直せば。

Ｚ＝ａｃ　（ｂ＋ｄ）＋ｂｄ　（ａ＋ｃ）　　　−１：
１）Ｚ＝ｂｃ　（ａ＋ｄ）＋ｄａ　（ｂ＋ｃ）　　　−
（４）とかくこともでき、これらはそれぞれ第１図と同
様な２アウトオブ４回路に対応する。しかしこれらは、
（２）式が駆動信号ａ　”　ｄに関して対称な式である
ことを考慮すれば、（３）式は（１）式の信号すとＣを
入れ替えたもの、（４）式は（１）式の信号ａとＣを入
れかえたものにすぎず、４つの駆動信号をａ　”　ｄの
どれと考えるか、の違いだけで（【）式と同じと考えて
よい。

以上のように回路を構成すると、接点の健全性を判断す
るために必要な電流検出手段を少なくできることを示す
。第３図は２アウトオブ４回路の健全性を評価するシス
テムの構成を示すもので。

信号処理装置ｉ！１７はセンサＡ１〜Ｎｔに、信号処理
装置１８はセンサＡ２〜Ｎ２に、信号処理装置１９はセ
ンサＡ３〜Ｎ３に、信号処理装置２０はセンサＡ４〜Ｎ
４に接続されている。ここで同じアルファベットで示し
た４つのセンサ、Ａ　１　＋　Ａ　２１　Ａ　３　ＴＡ
４は近接して配置されており、原子カプラントの同じ状
態量をｉｉｌ’ｌ定する。なお１本例では１つの状態量
に対して上述の如く４つのセンサを設けたが、１つのセ
ンサを設けてこのセンサの出力信号を信号処理装置１７
〜２０にそれぞれ入力してもよい。

信号処理装置１７〜２０は冗長化したセンサＡ１〜Ｎ五
、ＡＸ〜Ｎ　ｘ　ｐ　Ａ　ａ〜Ｎａ、及びＡ４〜Ｎ番か
ら出力された信号をそれぞれ取り込んで演算処理を行い
、その処理結果が規定値を趙える場合にはプラントをス
クラ１１させるための駆動信号ａ　”　ｄを出力回路１
６へ出力する。出力回路１６は第１１図で説明したもの
で、４つの信号ａ　＝　ｄを多数決（２アウトオブ４）
をとってスクラム弁１１を制御する。

この出力回路１６には、接点に流れる電流を検出するた
めの４個の電流検出手段１２〜１５を設けている。この
電流検出手段は１例えば変圧器などによって実現できる
。接点２〜９から成る２アウトオブ４回路に電流検出手
段を直接接続したくない場合には例えばオシロスコープ
のカレントプローブ等に用いられている電流変成器を利
用すればよい。

診断装置２５は、信号ａ　”　ｄを表１に示す論理にす
べく、テスト信号２６をスイッチ２１〜２４に出力し、
このときの電流検出手段の出力結果である電流検出結果
信号２７を調べて、接点２〜９の健全性を評価する。こ
のテスト時の動作は第４図のフローチャートに示されて
おり、以下、この図に従って動作を詳述する。

診断装置２５は、ステップ１００でまず駆動信号ａ　”
　ｄをすべて論理″１″′　（全接点を閉の状態にする
）にするテスト信号を出力する。ステップ１０１で電流
検出手段１２〜１５の出力をとり込み、ステップ１０２
でとり込んだ値が全部１“Ｏ１１かどうかをしらべる。

全部が“０”のときは、すべての接点が異常により開と
なる確率は常に小さいから、これはスクラム弁１１を動
作させる信号が処理装置１７〜２０から入力されている
ものと判断して、診断装置２５としては処理を終る。し
かし全部が１０”ないときはステップ１０３へすすみ、
取込んだ電流検出手段の出力がすべて論理“１″′、つ
まり表１のテスト番号１のパターンになっているかどう
かをしらべ、ｙ４なっているときはいずれかが開状態に
縮退故障しているので、その旨をステップ１０４で表示
する１例えば、電流検出手段１２．１３，１４．１５の
うちいずれかの出力のみが論理１１０　Ｉｔであれば、
接点４，５゜８．９のうちその検出手段に対応する接点
が開状態になっていると判断できる。また、電流検出手
段１２．１３の両方の出力が論理１１０　ＩＩであれば
接点２あるいは３が開状態になっていると判断でき、′
ｉ′ｌｉ流検出手段１４．１５の両方の出力が論理′“
Ｏ”であれば接点６あるいは７が開状態になっていると
判断できる。

ステップ１０３で、すべての出力が１１１１１であった
ときにはステップ１０５へすすみ、１つの駆動信号ａの
みを′０″とするテスト信号を出力する。その後、ステ
ップ１０１，１０２と同じ処理でスクラム状態かどうか
をしらべ、そうでなければ表１のテスト番号２に示すパ
ターンの電流検出結果が得られているかどうかをステッ
プ１０８でしらべ、検出結果がこのパターンと異なれば
接点２あるいは８の故障と見なせるからその旨をステッ
プ１０９で表示する。以下、同様にして、テスト信号ｂ
＝”ｏ”、ｃ＝“０”、またはｄ＝“Ｏ”を出力しくス
テップ１１０，１１５，１２０）　。

スクラム状態かどうかをしらべ（ステップ１１１と１１
２．ステップ１１６と１１７．ステップ１２１と１２２
）、そうでなければ表１のテス！一番号３，４あるいは
５に示すパターンと一致するかどうかをしらべ（ステッ
プ１１３，１１８゜１２３）、もし異なっていれば接点
３か９．接点４か６．接点５か７の異常を表示する（ス
テップ１１４．１１９，１２４）。

なお、以上の動作で信号ａ　＝　ｄを論理゛′０′″に
する具体的方法は、診断装置２５からテスト信号２６を
スイッチ２１〜２４に与え、当該スイッチの接点を接地
側に切換えることによって達成できる。また、信号ａ　
＝　ｄを“°１″にすることは、スイッチ２１〜２４を
接地側に切換えないことによって達成できる。

次に、以−Ｈのような処理を行う診断装置Ｉ￥２５は、
各種の構成方法により実現できるが、基本的には次の機
能を有しておればよい。まず、信号ａ　−ｄを１１１　
ＩＩにできること（具体的にはスイッチ２１〜２４を接
地側に切換えないこと）、次に、信号ａ、ｂ、ｃ、ｄを
順次論理゛０”にできること。

そして、上記いずれの場合においても、電流検出手段１
２〜１５のす入での出力が論理１１０１＋（接点２〜９
に電流が流れていないこと）であれば。

（３号処理装置１２１７〜２０からトリップ信号（スク
ラム弁１１を動作させる信号）が出力されたと判定でき
ること、さらに、テスト信号に対して取込んだ電流検出
パターンを表１と比較して、接点２〜９の健全性を判断
できること。また、この結果を表示あるいは出力できる
ことである。

これらの機能を実現する診断装置の構成例を第４図に示
す、これはマイクロプロセツシングユニットデあって、
上記処理の手続を格納しているＲＯＭ２５１．その手続
きを実行するＣＰＵ２５３゜演算結果等を一次的に格納
するＲＡＭ２５３．テスト信号２６を出力するテスト信
号出力回路２５４゜電流検出結果信号２７を取込む入力
回路２５５゜診断結果を表示、出力する診断結果出力回
路２５６゜アドレスバス２５７、およびデータバス２５
８より成っている。

なお、第３図例においては、出力回路１６を１個設けた
場合を示したが、これを複数個設け、それぞれ信号ａ　
＝　ｄによって駆動されるようにする場合には、各出力
回路に設ける電流検出手段かｔの電流検出結果信号を診
断装置へ取込み、これ番が各回路毎に表１に示すパター
ンと一致してぃシか否か判定して、各出力回路を構成す
る接点の６全性をオンラインで判断できる。

さらに本実施例では原子炉保護系を対象としノが１本発
明はこれに限定されるものではなり、ルく一般の冗長系
に適用できることは言うまでもンいことである。

また、本発明の実施例の接点はリレー等の接、−ばかり
でなく、トランジスタ接点（トランジスづのオン・オフ
の機能）等の半導体素子であって嗜よいことは言うまで
もない。

〔発明の効果〕

本発明の２７ウトオブ４回路によれば、接点Ｏ健全性を
判断するため設ける電流検出手段を従」より少くできる
ため、システム全体のハード量／少なく、かつ安価にす
ることができると共に、ｉ流検出手段から出力される信
号の処理を電流手ｐの数に比例して少なくできるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のｌアラ１−オブ４回路の一実施５　　
例を示す図、第２図は従来の２７ウトオブ４回路ｈ　　
を示す図、第３図は第１図の実施例にて接点の健全性を
判断するためのシステム構成を示す図、第４図は診断装
置における処理のフローを示す図。第５図は診断装置の構成例を示す図である。ご　　２〜９・・・接点、１２〜１５・・・電流検出手
段、２５・・・診断装置、２６・・・テスト信号、２７
・・・電流検出結果信号。［代理人　弁理士　秋本正実むと第３１２］第４図

Claims

【特許請求の範囲】

１、第１信号によつて駆動される第１接点と第２信号に
より駆動される第２接点を並列接続して成る第１部分回
路と、第３信号によつて駆動される第３接点と第４信号
により駆動される第４接点を直列接続して成る第２部分
回路と、第３信号によつて駆動される第５接点と第４信
号により駆動される第６接点を並列接続して成る第３部
分回路と、第１信号によつて駆動される第７接点と第２
信号により駆動される第８接点を直列接続して成る第４
部分回路とを有し、上記第１部分回路及び第２部分回路
を直列接続した回路と上記第３部分回路及び第４部分回
路を直列接続した回路とを並列接続して構成されたこと
を特徴とする２アウトオブ４回路。