(57)【要約】      （修正有）【課題】安価にＰＩＯモジュールの二重化を図ることのできるプラント制御装置を得る。【解決手段】Ａ系のＰＩＯモジュール３を使用するときは、二重化ＰＩＯ切替ロジック回路５から第１のＣＰＵ１へＡ系ＤＩ／ＤＯ制御中信号Ｓ８が出力され、第１のＣＰＵ１内の選択ロジックによりＤＩモジュール３１ｂのＤＩ信号Ｓ１が入力信号として採用される。また、第１のＣＰＵ１はＤＯモジュール装置４２を待機側とし、Ａ系のＤＯモジュール装置３２へ出力信号Ｓ１４を出力しＤＯモジュール３２ｂからＤＯ信号Ｓ３を出力する。Ａ系のＤＩモジュール装置３１やＤＯモジュール装置３２に異常が生じるとＰＩＯバス９を経由し第１のＣＰＵ１にてその異常が認識され、Ｂ系のＰＩＯモジュール４による制御へと切替わる。一つのＣＰＵと二重化ＰＩＯ切替ロジック回路５を用いるだけで安価にＰＩＯモジュールの二重化が可能となる。【選択図】図１
2010204992.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切替装置と中央演算装置と第１の入出力装置と第２の入出力装置とを有し、プラントを制御するプラント制御装置であって、
上記中央演算装置は、上記第１及び第２の入出力装置の一方を介して上記プラントとの間で制御用データを入出力することにより上記プラントを制御するものであって、
上記切替装置は、上記第１及び第２の入出力装置の一方に異常が発生したときに上記一方から他方に切り替えるものである
プラント制御装置。
【請求項２】
上記切替装置は、上記第１及び第２の入出力装置の一方から他方に切り替える外部切替指令手段を有するものであることを特徴とする請求項１に記載のプラント制御装置。
【請求項３】
上記中央演算装置に接続された第３の入出力装置が設けられたものであって、上記中央演算装置は上記第１及び第２の入出力装置のいずれか片方と上記第３の入出力装置とを介して上記プラントとの間で制御用データを入出力することにより上記プラントを制御するものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラント制御装置。
【請求項４】
上記中央演算装置は第１の中央演算部および第２の中央演算部を有し、上記切替装置は上記第１の中央演算部および第２の中央演算部の一方に異常が発生したときに他方に切り替えるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のプラント制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラント制御装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプラント制御装置において重要部のプロセス入出力信号（以下、ＰＩＯ信号と記す）を二重化する場合、ＣＰＵ（中央演算装置）を二重化しＣＰＵの系切替でＰＩＯ信号の二重化を実現していた。すなわち、Ａ系ＣＰＵとＢ系ＣＰＵとによりＣＰＵ系を二重化し、Ａ系ＣＰＵ及びＢ系ＣＰＵにそれぞれシングルシステムのＡ系及びＢ系のＰＩＯ（プロセス入出力）モジュールをＰＩＯバスを介して接続し、Ａ系ＣＰＵ及びＢ系ＣＰＵはともに同じプログラムで動作させていた。Ａ系ＣＰＵが制御側のときはＡ系のＰＩＯモジュールが制御側となり、Ｂ系ＣＰＵは待機側となりＢ系のＰＩＯモジュールからは出力されず待機側となる。Ａ系のＣＰＵが制御中にＡ系のＰＩＯモジュールに異常が発生した場合にはＰＩＯバスを経由しＡ系ＣＰＵがＡ系のＰＩＯモジュールの異常を認識する。Ａ系ＣＰＵがＡ系のＰＩＯモジュールの異常を認識するとＢ系ＣＰＵに制御系を切替え、Ｂ系ＣＰＵ及びＢ系のＰＩＯモジュールが制御側となるようにすることによりＰＩＯ二重化切替を実現していた（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１９１３３９号公報（第２頁左下欄第７行〜右下欄第２行及び第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のプラント制御装置は、以上のように構成され、重要部分を二重化する場合、ＣＰＵ及びＰＩＯモジュールを１式として、この一式全体を二重化することでＰＩＯモジュールの二重化を実現していた。このため、ＰＩＯモジュールを二重化するだけでなくＣＰＵも二重化する必要があり、システムの肥大化やコストの増加をきたすという問題点があった。また、ＰＩＯモジュールに二重化対応の特殊機能を組み込み、専用の二重化モジュールを採用する方法もあるが、二重化モジュールの開発要素が大きく、特殊な要求であるＰＩＯモジュールの二重化に対しては過大なコストの増加を招き適用が困難であるという問題点があった。
【０００５】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、安価にＰＩＯモジュールの二重化を図ることのできるプラント制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るプラント制御装置においては、切替装置と中央演算装置と第１の入出力装置と第２の入出力装置とを有し、プラントを制御するプラント制御装置であって、中央演算装置は、第１及び第２の入出力装置の一方を介してプラントとの間で制御用データを入出力することによりプラントを制御するものであって、切替装置は、第１及び第２の入出力装置の一方に異常が発生したときに一方から他方に切り替えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、切替装置と中央演算装置と第１の入出力装置と第２の入出力装置とを有し、プラントを制御するプラント制御装置であって、中央演算装置は、第１及び第２の入出力装置の一方を介してプラントとの間で制御用データを入出力することによりプラントを制御するものであって、切替装置は、第１及び第２の入出力装置の一方に異常が発生したときに一方から他方に切り替えるものであるので、安価にＰＩＯモジュールの二重化を図ることのできるプラント制御装置を得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１であるプラント制御装置の構成を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２であるプラント制御装置の構成を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３であるプラント制御装置の構成を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態４であるプラント制御装置の構成を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１であるプラント制御装置の構成を示す構成図である。図１において、第１の中央演算装置としての第１のＣＰＵ１は、ＣＰＵカード１ａ、ＣＰＵ拡張カード１ｂ、ＰＩＯバスドライバカード１ｃを有する。第１の入出力装置としてのＡ系のＰＩＯモジュール３は、Ａ系のＤＩ（デジタルインプット）モジュール装置３１及びＡ系のＤＯ（デジタルアウトプット）モジュール装置３２を有する。Ａ系のＤＩモジュール装置３１は、絶縁中継ユニット３１ａ及びＤＩモジュール３１ｂを有する。Ａ系のＤＯモジュール装置３２は、絶縁中継ユニット３２ａ及びＤＯモジュール３２ｂを有する。
【００１０】
Ａ系のＤＩモジュール装置３１は、そのＤＩモジュール３１ｂが絶縁中継ユニット３１ａを介して、ＰＩＯバス９により第１のＣＰＵ１のＰＩＯバスドライバカード１ｃに接続されている。Ａ系のＤＯモジュール装置３２は、そのＤＯモジュール３２ｂが絶縁中継ユニット３２ａを介して、ＰＩＯバス９により第１のＣＰＵ１のＰＩＯバスドライバカード１ｃに接続されている。切替装置としての二重化ＰＩＯ切替ロジック回路５は、リレーで構成されており、第１のＣＰＵ１のＣＰＵ拡張カード１ｂに接続されている。また、二重化ＰＩＯ切替ロジック回路５とＤＯモジュール３２ｂとが接続されている。
【００１１】
第２の入出力装置としてのＢ系のＰＩＯモジュール４は、ＤＩモジュール装置４１及びＤＯモジュール装置４２を有する。ＤＩモジュール装置４１は、絶縁中継ユニット４１ａ及びＤＩモジュール４１ｂを有する。ＤＯモジュール装置４２は、絶縁中継ユニット４２ａ及びＤＯモジュール４２ｂを有する。Ｂ系のＰＩＯモジュール４のＤＩモジュール装置４１は、そのＤＩモジュール４１ｂが絶縁中継ユニット４１ａを介して、ＰＩＯバス９により第１のＣＰＵ１のＰＩＯバスドライバカード１ｃに接続されている。ＤＯモジュール装置４２は、そのＤＯモジュール４２ｂが絶縁中継ユニット４２ａを介して、ＰＩＯバス９により第１のＣＰＵ１のＰＩＯバスドライバカード１ｃに接続されている。また、切替装置としての二重化ＰＩＯ切替ロジック回路５とＤＯモジュール４２ｂとが接続されている。
【００１２】
次に動作について説明する。なお、ＰＩＯモジュールの二重化についてはＡ系／Ｂ系という使い分けを行う。従来であれば、ＣＰＵを二重化しＣＰＵ内部のプログラムによりＣＰＵ系切替を行うことで二重化切替を実現していたが、この実施の形態においては、二重化ＰＩＯ切替ロジック回路５を設けることにより、以下に説明するようにＰＩＯモジュールの二重化を実現したものである。
【００１３】
Ａ系のＰＩＯモジュール３を使用するときは、二重化ＰＩＯ切替ロジック回路５から第１のＣＰＵ１へＡ系ＤＩ／ＤＯ制御中信号Ｓ８を出力し、第１のＣＰＵ１内の選択ロジックによりＤＩモジュール３１ｂのＤＩ信号Ｓ１が入力信号として採用される。このとき、第１のＣＰＵ１はＤＯモジュール装置４２を強制開（待機側）とし、二重化ＰＩＯ切替ロジック回路５を介してＡ系のＤＯモジュール装置３２へ出力信号Ｓ１４を出力しＤＯモジュール３２ｂからＤＯ信号Ｓ３を出力する。
【００１４】
Ｂ系のＰＩＯモジュール４を使用するときも同様であり、二重化ＰＩＯ切替ロジック回路５から第１のＣＰＵ１へＢ系ＤＩ／ＤＯ制御中信号Ｓ９を出力し、第１のＣＰＵ１内の選択ロジックによりＤＩモジュール４１ｂのＤＩ信号Ｓ２が入力信号として採用される。このとき、Ａ系のＤＯモジュール装置３２を強制開とし、二重化ＰＩＯ切替ロジック回路５を介してＤＯモジュール装置４２へ出力信号Ｓ１５を出力しＤＯモジュール４２ｂからＤＯ信号Ｓ４を出力する。
【００１５】
Ａ系による制御時にＡ系のＤＩモジュール装置３１やＤＯモジュール装置３２に異常が発生するとＰＩＯバス９を経由し第１のＣＰＵ１にてＡ系のＤＩモジュール装置３１やＤＯモジュール装置３２の異常が認識され、異常信号Ｓ６が二重化ＰＩＯ切替ロジック回路５に出力され、自動的にＢ系による制御へと切替わる。すなわち、Ａ系のＤＩモジュール装置３１及びＤＯモジュール装置３２からＢ系のＤＯモジュール装置４２及びＤＯモジュール装置４２に切替わる。Ｂ系による制御時にＤＩモジュール装置４１やＤＯモジュール装置４２が異常となればＰＩＯバス９を経由し第１のＣＰＵ１にてＤＩモジュール装置４１やＤＯモジュール装置４２の異常が認識され、異常信号Ｓ７が二重化ＰＩＯ切替ロジック回路５に出力され、自動的にＡ系による制御へと切替わる。
【００１６】
以上のように、この実施の形態によれば従来ＣＰＵが２つ必要だったものが、ＣＰＵが１つとリレーロジックとで構成される安価でシンプルな二重化ＰＩＯ切替ロジック回路５を用いて、コンパクトかつ安価にＰＩＯモジュールの二重化を図ることができる。
【００１７】
実施の形態２．
図２は、実施の形態２であるプラント制御装置の構成を示す構成図である。図２において、切替装置としての二重化ＰＩＯ切替ロジック回路１０５は図１に示す二重化ＰＩＯ切替ロジック回路５に外部切替指令手段としての選択スイッチ１１を付加したものである。選択スイッチ１１はＡ系選択押しボタンスイッチ１１ａ及びＢ系選択押しボタンスイッチ１１ｂを有する。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００１８】
外部から選択スイッチ１１のＡ系選択押しボタンスイッチ１１ａを閉成することにより、Ａ系のＰＩＯモジュール３による制御が行われ、Ｂ系選択押しボタンスイッチ１１ｂを閉成することにより、Ｂ系のＰＩＯモジュール４による制御が行われる。このように、二重化ＰＩＯのＡ系とＢ系とを外部から直接切り替えできる選択スイッチ１１を二重化ＰＩＯ切替ロジック回路１０５に設けることで第１のＣＰＵ１の内部のソフトウェアにてＣＰＵに依存してＡ系Ｂ系の切替を行うだけでなく、選択スイッチ１１からも直接切替が可能となる。
【００１９】
この実施の形態によれば、二重化ＰＩＯ切替ロジック回路１０５を設けたので、外部から任意のタイミングでＡ系のＰＩＯモジュール３とＢ系のＰＩＯモジュール４とを切り替えることができ、プラント制御装置の操作性を向上させることができる。
【００２０】
実施の形態３．
図３は、実施の形態３であるプラント制御装置の構成を示す構成図である。図３において、第３の入出力装置としてのシングルシステムのＰＩＯモジュール６は絶縁中継ユニット６ａ及びＤＩ／ＤＯモジュール６ｂを有する。シングルシステムのＰＩＯモジュール６はＰＩＯバス９にて第１のＣＰＵ１のＰＩＯバスドライバカード１ｃに接続されている。すなわち、この実施の形態は、図２のプラント制御装置にシングルシステムのＰＩＯモジュール６を付加したものである。その他の構成については、図２に示した実施の形態２と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００２１】
従来のプラント制御装置においては、ＰＩＯモジュールの二重化とシングルシステムのＰＩＯモジュールとの混在システムを必要とするときには、ＰＩＯモジュールの二重化を行いたい部分はＣＰＵとＰＩＯモジュールを１式として全体を二重化し、ＰＩＯモジュールがシングルシステムでよい部分は、もう１つＣＰＵを別に配置し、シングルシステムのＰＩＯモジュールを接続するシステムとしていたが、図３に示すように、第１のＣＰＵ１すなわち１つのＣＰＵを用いて、Ａ系のＰＩＯモジュール３とＢ系のＰＩＯモジュール４とのＰＩＯ二重化システム部分と、シングルシステムのＰＩＯモジュール６のＰＩＯシングルシステム部分の混在システムも可能となる。
【００２２】
以上のように、この実施の形態３によれば、ＰＩＯモジュールの二重化とシングルシステムのＰＩＯモジュールとの混在システムが必要とされるときに、１つのＣＰＵでＰＩＯモジュール二重化システムとシングルシステムのＰＩＯモジュールとの混在を実現でき、プラント制御装置のコンパクト化とコスト削減を行うことができる。
【００２３】
実施の形態４．
図４は、実施の形態４であるプラント制御装置の構成を示す構成図である。図４において、第２の中央演算部としての第２のＣＰＵ２は第１の中央演算部としての第１のＣＰＵ１と同様の構成を有するものであり、ＣＰＵカード２ａ、ＣＰＵ拡張カード２ｂ、ＰＩＯバスドライバカード２ｃを有する。尚、中央演算装置は、第１のＣＰＵ１と第２のＣＰＵ２とを有するものである。また、切替装置としての二重化ＰＩＯ切替ロジック回路２０５は、第１のＣＰＵと第２のＣＰＵとの切替機能を有する以外は図２の二重化ＰＩＯ切替ロジック回路１０５と同様の機能を有するものである。第２のＣＰＵ２は、第１のＣＰＵ１と同様に二重化ＰＩＯ切替ロジック回路２０５に接続されている。その他の構成については、図２に示した実施の形態２と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００２４】
動作については、第１のＣＰＵ１にて制御中に第１のＣＰＵ１に異常が発生すると第１のＣＰＵ１から二重化ＰＩＯ切替ロジック回路２０５へＣＰＵシステム異常信号Ｓ５が発信され、二重化ＰＩＯ切替ロジック回路２０５は制御を第２のＣＰＵ２による制御に切り替える。第２のＣＰＵ２は、それまでの第１のＣＰＵ１に代わって第１のＣＰＵ１と同様の制御を行う。第２のＣＰＵ２にて制御中に第２のＣＰＵ２に異常が発生すると第２のＣＰＵ２から二重化ＰＩＯ切替ロジック回路２０５へＣＰＵシステム異常信号Ｓ５が発信され、二重化ＰＩＯ切替ロジック回路２０５は制御を第１のＣＰＵ１による制御に切り替える。第１のＣＰＵ１は、それまでの第２のＣＰＵ２に代わって第２のＣＰＵ２と同様の制御を行う。
【００２５】
なお、図３に示したプラント制御装置に、本実施の形態における第２のＣＰＵ２を付加しても同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【００２６】
１  第１のＣＰＵ、２  第２のＣＰＵ、３  Ａ系のＰＩＯモジュール、
３１  ＤＩモジュール装置、３２  ＤＯモジュール装置、４  Ｂ系のＰＩＯモジュール、４  Ｂ系のＰＩＯモジュール、４１  ＤＩモジュール装置、４２  ＤＯモジュール装置、５，１０５，２０５  二重化ＰＩＯ切替ロジック切替回路、
６  シングルシステムのＰＩＯモジュール、９  ＰＩＯバス、１１  選択スイッチ。
【図１】
2010204992.tif 000003
【図２】
2010204992.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010204992.tif 000006