(57)【要約】      （修正有）【課題】監視対象である設備の稼働率の低下を防止できる、プラント設備における多重化監視制御技術を提供する。【解決手段】多重化監視制御システム１０は、データバスバス４１に接続される複数の端末４０のうちいずれか一つをマスタ設定し、他の端末４０ｂをセカンダリ設定する設定部１７と、このマスタ設定の端末４０ａからバスを介してアクチュエータ３２の操作指令４２を受信する受信部２３と、プロセス値３３及び操作指令の少なくとも一方に基づいて指令信号３５を生成し操作量アクチュエータに出力させる演算処理データ処理部１１と、アクチュエータの状態値３６及びセンサ３１のプロセス値をデータバスを介してマスタ設定の端末４０ａ及びセカンダリ設定の端末４０ｂに送信する送信部２１，２２と、マスタ設定の端末４０ａとの通信不調を検出しセカンダリ設定の端末４０ｂをマスタ設定に切り替えさせる検出部１８と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バスに接続される複数の端末のうちいずれか一つをマスタ設定し、このマスタ設定の端末とは異なる端末をセカンダリ設定する設定部と、
前記マスタ設定の端末から前記バスを介して操作指令を受信する受信部と、
プラントに配置されているセンサから入力したプロセス値及び前記受信した操作指令の少なくとも一方に基づいて指令信号を生成し、前記プラントに配置されているアクチュエータに出力させるデータ処理部と、
前記指令信号により変化した前記アクチュエータの状態値及び入力した前記プロセス値の少なくとも一方を、前記バスを介して前記マスタ設定の端末に送信する送信部と、
前記マスタ設定の端末との通信不調を検出し、前記セカンダリ設定の端末を前記マスタ設定に切り替えさせる検出部と、を備えることを特徴とする多重化監視制御システム。
【請求項２】
請求項１に記載の多重化監視制御システムにおいて、
前記送信部は、前記状態値及び前記プロセス値の少なくとも一方を、前記セカンダリ設定の端末にも送信する多重化監視制御システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の多重化監視制御システムにおいて、
第１系統に属する前記センサ及び前記アクチュエータを監視制御するためマスタ設定されるとともに第２系統に属する機器を監視制御するためセカンダリ設定に初期設定された第１端末と、
前記第２系統に属する前記機器を監視制御するためマスタ設定されるとともに前記第１系統に属する前記センサ及び前記アクチュエータを監視制御するためセカンダリ設定に初期設定された第２端末と、を備え、
前記第１端末及び前記第２端末のいずれか一方の端末に対して前記通信不調が検出された場合、他方の前記端末は、初期設定されている他方の系統のマスタ設定が維持されたまま、一方の系統のマスタ設定もなされることを特徴とする多重化監視制御システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の多重化監視制御システムにおいて、
前記マスタ設定の端末及び前記セカンダリ設定の端末のうちいずれかの端末を新規の端末に交換する場合、蓄積されていた前記状態値及び前記プロセス値を、前記バスを介して前記新規の端末に移行させることを特徴とする多重化監視制御システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の多重化監視制御システムにおいて、
前記プラントに配置されている複数の前記センサ、前記アクチュエータ及びその他の機器が、複数の系統に分類されており、
前記バス上の端末において、前記設定部における前記マスタ設定及び前記セカンダリ設定の割り付けを実行し、
それぞれの系統において前記マスタ設定されている端末及び前記セカンダリ設定されている端末の情報テーブルを前記バス上の端末に表示させることを特徴とする多重化監視制御システム。
【請求項６】
原子炉ウェル及び燃料プールの上方を走行する走行台車、前記走行台車上を走行する横行台車、前記横行台車に設置され鉛直方向に延伸するホイスト、及び前記ホイストに設けられ燃料集合体の把持部を把持する燃料掴み具、を有する燃料交換機と、
バスに接続される複数の端末のうちいずれか一つをマスタ設定し、このマスタ設定の端末とは異なる端末をセカンダリ設定する設定部と、
前記マスタ設定の端末から前記バスを介して操作指令を受信する受信部と、
前記燃料交換機上のセンサから入力したプロセス値及び前記受信した操作指令の少なくとも一方に基づいて指令信号を生成し、前記燃料交換機を動作させるアクチュエータに出力させるデータ処理部と、
前記指令信号により変化した前記アクチュエータの状態値及び入力した前記プロセス値の少なくとも一方を、前記バスを介して前記マスタ設定の端末に送信する送信部と、
前記マスタ設定の端末との通信不調を検出し、前記セカンダリ設定の端末を前記マスタ設定に切り替えさせる検出部と、を備えることを特徴とする炉心燃料交換システム。
【請求項７】
バスに接続される複数の端末のうちいずれか一つをマスタ設定し、このマスタ設定の端末とは異なる端末をセカンダリ設定する設定ステップと、
前記マスタ設定の端末から前記バスを介して操作指令を受信する受信ステップと、
プラントに配置されているセンサから入力したプロセス値及び前記受信した操作指令の少なくとも一方に基づいて指令信号を生成し、前記プラントに配置されているアクチュエータに出力させるデータ処理ステップと、
前記指令信号により変化した前記アクチュエータの状態値及び入力した前記プロセス値の少なくとも一方を、前記バスを介して前記マスタ設定の端末に送信する送信ステップと、
前記マスタ設定の端末との通信不調を検出し、前記セカンダリ設定の端末を前記マスタ設定に切り替えさせる検出ステップと、を含むことを特徴とする多重化監視制御方法。
【請求項８】
コンピュータに、
バスに接続される複数の端末のうちいずれか一つをマスタ設定し、このマスタ設定の端末とは異なる端末をセカンダリ設定する設定ステップ、
前記マスタ設定の端末から前記バスを介して操作指令を受信する受信ステップ、
プラントに配置されているセンサから入力したプロセス値及び前記受信した操作指令の少なくとも一方に基づいて指令信号を生成し、前記プラントに配置されているアクチュエータに出力させるデータ処理ステップ、
前記指令信号により変化した前記アクチュエータの状態値及び入力した前記プロセス値の少なくとも一方を、前記バスを介して前記マスタ設定の端末に送信する送信ステップ、
前記マスタ設定の端末との通信不調を検出し、前記セカンダリ設定の端末を前記マスタ設定に切り替えさせる検出ステップ、を実行させることを特徴とする多重化監視制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラント設備における多重化監視制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模なプラントは、多くの機器で構成され、これら機器を自動及び手動で操作している。そして、このようなプラントは、所定の目標を安定的に達成するため、制御室の監視端末において運転員により集中的に操作及び監視がなされている。この制御室の監視端末の役割は、プラントの通常運転における操作及び監視に加え、運転を停止させて行うプラントの定期検査における操作及び監視に及ぶ。
【０００３】
プラントを構成する機器は、圧力、流量、温度、位置といったプロセス値を計測するセンサとこれらプロセス値を所定値に調整する回転機構、直動機構、弁といったアクチュエータとの組み合わせからなる。
これらセンサが出力する各種プロセス値は、制御ユニットに入力される。そして、この制御ユニットにおいて、予め設定された目標値との偏差が演算され、この偏差を所定範囲に収める指令信号が、アクチュエータに出力される。そして、アクチュエータからは、この指令信号に基づいて動作した結果を示す状態値が、制御ユニットに返される。
【０００４】
そして監視や操作を行う端末には、制御ユニットからバスを介して送信される各種センサのプロセス値とアクチュエータの状態値とが、リアルタイム表示されたりその経時的変化が時系列表示されたりしている。さらに端末からは、アクチュエータを手動操作するための信号を、制御ユニットに送信させることができる。
【０００５】
大規模なプラントでは、機器、制御ユニット、端末のいずれかに何らかの原因で障害が発生すると、プラント運転の安定性が損なわれ、場合によって運転停止となることが懸念される。そのような事態を回避し運転の信頼性を確保するために、重要な制御系統における機器、制御ユニット、端末の各々は、多重構成により冗長化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１９９５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の端末の冗長化は、複数の端末のうちマスタ設定とセカンダリ設定（マスタのバックアップ）の端末が相互に監視してマスタとセカンダリを判定していた。このために、マスタ端末が機能喪失してから、セカンダリ端末への切り替えの決定や、マスタ端末からセカンダリ端末への切り替えに時間がかかる。また、二重化した複数の端末が同時に異常状態となる二重故障の可能性があるが、さらなる多重化にはそれに応じた仕様（対応するソフトウェアないしハードウェア等）が端末に必要であり、コスト負担等から容易でない。これらは設備稼働率低下の要因となる。その一方で、プラント運転の安定性や、定期検査時に稼動する設備については定期検査の短縮のために、設備稼働率向上の要請がある。
【０００８】
本発明の実施形態はこのような事情を考慮してなされたもので、監視対象であるプラント設備の稼働率の低下を防止できる、プラント設備における多重化監視制御技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態に係る多重化監視制御システムにおいて、バスに接続される複数の端末のうちいずれか一つをマスタ設定しこのマスタ設定の端末とは異なる端末をセカンダリ設定する設定部と、前記マスタ設定の端末から前記バスを介して操作指令を受信する受信部と、プラントに配置されているセンサから入力したプロセス値及び前記受信した操作指令の少なくとも一方に基づいて指令信号を生成し前記プラントに配置されているアクチュエータに出力させるデータ処理部と、前記指令信号により変化した前記アクチュエータの状態値及び入力した前記プロセス値の少なくとも一方を、前記バスを介して前記マスタ設定の端末に送信する送信部と、前記マスタ設定の端末との通信不調を検出し、前記セカンダリ設定の端末を前記マスタ設定に切り替えさせる検出部と、を備える。
【００１０】
実施形態に係る炉心燃料交換システムにおいて、原子炉ウェル及び燃料プールの上方を走行する走行台車、前記走行台車上を走行する横行台車、前記横行台車に設置され鉛直方向に延伸するホイスト、及び前記ホイストに設けられ燃料集合体の把持部を把持する燃料掴み具、を有する燃料交換機と、バスに接続される複数の端末のうちいずれか一つをマスタ設定しこのマスタ設定の端末とは異なる端末をセカンダリ設定する設定部と、前記マスタ設定の端末から前記バスを介して操作指令を受信する受信部と、前記燃料交換機上のセンサから入力したプロセス値及び前記受信した操作指令の少なくとも一方に基づいて指令信号を生成し前記燃料交換機を動作させるアクチュエータに出力させるデータ処理部と、前記指令信号により変化した前記アクチュエータの状態値及び入力した前記プロセス値の少なくとも一方を前記バスを介して前記マスタ設定の端末に送信する送信部と、前記マスタ設定の端末との通信不調を検出し前記セカンダリ設定の端末を前記マスタ設定に切り替えさせる検出部と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態により、監視対象であるプラント設備の稼働率の低下を防止できるプラント設備における多重化監視制御技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る多重化監視制御システムを示すブロック図。
【図２】第２実施形態に係る多重化監視制御システムを示すブロック図。
【図３】第３実施形態に係る多重化監視制御システムを示すブロック図。
【図４】（Ａ）第４実施形態に係る多重化監視制御システムを示すブロック図、（Ｂ）端末のマスタ／セカンダリの対応関係を表したテーブル。
【図５】第５実施形態に係る炉心燃料交換システムの斜視図。
【図６】第５実施形態において燃料集合体の交換の様子を示す原子力プラント内の縦断面図。
【図７】各実施形態に係る多重化監視制御方法及び多重化監視制御プログラムのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態に係る多重化監視制御システム１Ａを示すブロック図である。
この多重化監視制御システム１Ａの制御ユニット１０は、バス４１に接続される複数の端末４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）のうちいずれか一つをマスタ設定しこのマスタ設定の端末４０ａとは異なる端末４０ｂをセカンダリ設定する設定部１７と、このマスタ設定の端末４０ａからバス４１を介してアクチュエータ３２の操作指令４２を受信する受信部２３と、プラント３０に配置されているセンサ３１（３１ａ，３１ｂ）から入力したプロセス値３３及び前記受信した操作指令４２の少なくとも一方に基づいて指令信号３５を生成しプラント３０に配置されているアクチュエータ３２（３２ａ，３２ｂ）に出力させるデータ処理部１１と、この指令信号３５により変化したアクチュエータ３２の状態値３６及び入力したプロセス値３３の少なくとも一方をバス４１を介してマスタ設定の端末４０ａに送信する送信部２１，２２と、マスタ設定の端末４０ａとの通信不調を検出しセカンダリ設定の端末４０ｂをマスタ設定に切り替えさせる検出部１８と、を備えている。制御ユニット１０は、端末４０のそれぞれよりも処理速度が早く故障率が低いハードウェアとして構成されることが好ましい。
【００１４】
原子力発電所をはじめとするプラント３０には、圧力、流量、温度、水位（変位）、角度、加速度、画像、ガス濃度等といった物理量をプロセス値３３として計測するセンサ３１（３１ａ，３１ｂ）が多数設けられている。さらにこのプラント３０は、これらプロセス値を所定値に調整する回転機構、直動機構、弁等といったアクチュエータが多数設けられている。
【００１５】
制御ユニット１０のプロセス値入力部１２は、プラント３０に配置されているセンサ３１（３１ａ，３１ｂ）からプロセス値３３を入力するものである。
データ処理部１１は、入力したプロセス値３３を所定のアルゴリズムに従って、アクチュエータ３２（３２ａ，３２ｂ）の操作量を変化させる指令信号３５を生成するものである。このデータ処理部１１は、入力したプロセス値３３と予め設定した目標値との偏差を計算し、この偏差が所定範囲に収めるのに必要なアクチュエータ３２の操作量を演算し、この操作量をアクチュエータ３２に実行させる指令信号３５を生成するものである。
【００１６】
制御ユニット１０の出力部１５は、データ処理部１１で生成された指令信号３５を、プラント３０に配置されているアクチュエータ３２（３２ａ，３２ｂ）に出力するものである。この指令信号３５に基づきアクチュエータが動作すると、センサ３１（３１ａ，３１ｂ）で計測される各種プロセス値３３が変化し、目標値に漸近する。
【００１７】
この指令信号３５に基づき動作したアクチュエータ３２（３２ａ，３２ｂ）は、その状態を示す状態値３６を出力し制御ユニット１０の状態値取得部１６に取得させる。ここで、アクチュエータ３２の状態値３６とは、回転機構であればその回転速度や回転位置等であり、直動機構であれば直線変位量等であり、弁であれば開／閉情報である。
【００１８】
制御ユニット１０の通信部２０は、プロセス値送信部２１と、操作指令受信部２３と、状態値送信部２２とから構成されている。そしてこの通信部２０は、バス４１に接続される複数の端末４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）と、所定の通信プロトコルに従ってデータ通信を行う。
【００１９】
マスタ／セカンダリ設定部１７は、バス４１に接続される複数の端末４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）のうちいずれか一つをマスタ設定しこのマスタ設定の端末４０ａとは異なる端末４０ｂをセカンダリ設定する。そして、マスタ設定した端末４０ａ及びセカンダリ設定した端末４０ｂをそれぞれ登録する。なお端末４０ｂのみがセカンダリ設定されている例を示しているが、セカンダリ設定はその他の複数の端末４０ｃ，４０ｄに対してもすることができる。複数の端末４０がセカンダリ設定されている場合、優先順位が定められる。
【００２０】
このように複数の端末４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）に対し、マスタ設定、セカンダリ設定、未設定を付与することにより、制御ユニット１０の通信部２０との通信制限が付与される。なお、マスタ設定及びセカンダリ設定がなされた端末４０ａ，４０ｂに対しては、バス４１を介して、その旨の識別情報が送信される。
【００２１】
プロセス値送信部２１は、プロセス値入力部１２で入力したプロセス値３３をバス４１に介してマスタ設定の端末４０ａ及びセカンダリ設定の端末４０ｂに送信する。
状態値送信部２２は、状態値取得部１６で取得したアクチュエータ３２の状態値３６をバス４１に介してマスタ設定の端末４０ａ及びセカンダリ設定の端末４０ｂに送信する。
【００２２】
なお、これら送信部２１，２２から送信されるプロセス値３３及び状態値３６は、入力部１２及び取得部１６からの原信号のまま送信される場合もあるし、端末４０ａ，４０ｂの表示デバイス４５に表示させるデータ形式に変換して送信される場合もある。
また、セカンダリ設定の端末４０ｂがマスタ設定に切り替わった後の監視制御において、以前の（古い）プロセス値３３や状態値３６が不要である場合、これら送信部２１，２２は、プロセス値３３や状態値３６をセカンダリ設定の端末４０ｂに送信しない場合もあり得る。
【００２３】
操作指令受信部２３は、マスタ設定の端末４０ａからバス４１を介してアクチュエータ３２の操作指令４２を受信する。しかし、セカンダリ設定の端末４０ｂやその他の端末４０ｃ，４０ｄからの操作指令４２は受信しない。
【００２４】
通信不調検出部１８は、通信プロトコルで使用される戻り値等を解析することにより、
マスタ設定の端末４０ａとの通信不調を検出する。たとえば端末４０ａの故障、動作異常、制御ユニット１０と端末４０ａのネットワーク機器の異常等に起因して通信不調が起きる。ここで、マスタ設定の端末４０ａにおいて、通信不調が検出されない場合は、そのまま端末４０ａのマスタ設定が維持される。そして、マスタ設定の端末４０ａの通信不調が検出された場合は、設定部１７において、端末４０ａのマスタ設定を解除して、セカンダリ設定の端末４０ｂをマスタ設定に切り替えさせる。
【００２５】
なおセカンダリ設定の端末４０ｂをマスタ設定に切り替える前に、セカンダリ設定の端末４０ｂには通信不調が検出されていないことを確認してもよい。また複数の端末４０ｂ，４０ｃ，４０ｄがセカンダリ設定されている場合は、優先順位の高いセカンダリ端末４０がマスタ設定に切り替わる。
【００２６】
端末４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）は、運転員が常駐する制御室に設けられ、プラント３０を遠隔操作するヒューマン・マシン・インターフェースの機能を果たす。
これら端末４０は、演算処理を行うプロセッサ（図示略）と、バス４１を介して他の端末４０や制御ユニット１０とデータ通信を行う通信部４３と、取得したプロセス値３３や状態値３６や演算値等のデータを蓄積する蓄積部４４と、表示デバイス４５と、入力デバイス４６と、を共通仕様として備えている。
【００２７】
マスタ設定された端末４０ａ及びセカンダリ設定は端末４０ｂでは、制御ユニット１０からプロセス値３３及び状態値３６を常時取得して、データ蓄積部４４に蓄積している。なお、前述したようにセカンダリ設定は端末４０ｂにおいて、プロセス値３３及び状態値３６の取得が不要である場合もある。
【００２８】
そして表示デバイス４５において、各種センサのプロセス値３３とアクチュエータの状態値３６とを、リアルタイム表示したりその経時的変化を時系列にトレンド表示したりする。さらにこの表示デバイス４５には、当該端末がマスタ設定されているか又はセカンダリ設定されているかの区別が、運転員に識別可能に表示されている。
【００２９】
一方においてマスタ設定された端末４０ａの入力デバイス４６は、操作指令４２を制御ユニット１０に送信し、データ処理部１１で実行されているアルゴリズムを停止させたり変更させたりすることを通じて、アクチュエータ３２を直接的又は間接的に操作する。
他方においてセカンダリ設定された端末４０ｂやその他の未設定の端末４０ｃ，４０ｄの入力デバイス（図示略）は、制御ユニット１０で操作指令４２の受信が禁止されているために、アクチュエータ３２を直接的又は間接的に操作することができない。
【００３０】
なお、端末４０ｂがセカンダリ設定からマスタ設定に変更された後は、端末４０ｂの入力デバイス（図示略）からの操作指令４２の送信が有効になる。この場合、端末４０ａはマスタ設定を解除されて、入力デバイス４６からの操作指令４２の送信が無効になるばかりでなく、プロセス値３３及び状態値３６のデータ蓄積部４４における蓄積が停止し表示デバイス４５における表示も停止する。
【００３１】
本実施形態は、制御ユニット１０がマスタ設定の端末の異常検出と、マスタとセカンダリの切り替え機能を有するため、端末４０に特別な仕様を持たせること必要がなく、また端末を監視制御中に増設することが可能となり、システムの多重化が容易である。
また、セカンダリ設定中の端末４０にもプロセス値３３及び状態値３６のデータが蓄積されるため、マスタ設定の端末４０の異常発生によってセカンダリ設定からマスタ設定に切り替えられた端末が短時間でマスタ設定の端末として動作することができる。
また、端末４０のそれぞれよりも処理速度が早く故障率が低い制御ユニット１０側でマスタとセカンダリの切り替えを行うため、従来よりも切り替えにかかる時間が短縮化され信頼性が向上する。
【００３２】
（第２実施形態）
次に図２を参照して本発明における第２実施形態について説明する。図２は第２実施形態に係る多重化監視制御システム１Ｂを示すブロック図である。なお、図２において図１と共通の構成又は機能を有する部分は、同一符号で示し、重複する説明を省略する。
第２実施形態では、第１系統３４ａ及び第２系統３４ｂは、それぞれ第１制御ユニット１０ａ及び第２制御ユニット１０ｂにより個別に制御されている。
【００３３】
さらに、複数の端末４０のうち第１端末４０ａは、第１系統３４ａに属するセンサ３１ａ及びアクチュエータ３２ａを監視制御するためマスタ設定されるとともに、第２系統３４ｂに属する機器（センサ３１ｂ及びアクチュエータ３２ｂ）を監視制御するためのセカンダリ設定に初期設定されている。
【００３４】
そして、第２端末４０ｂが、第２系統３４ｂに属する機器（センサ３１ｂ及びアクチュエータ３２ｂ）を監視制御するためマスタ設定されるとともに、第１系統３４ａに属するセンサ３１ａ及びアクチュエータ３２ａを監視制御するためのセカンダリ設定に初期設定されている。ここで、第２系統３４ｂに属する機器としてセンサ３１ｂ及びアクチュエータ３２ｂを例示しているが、これらに限定されるものではない。
【００３５】
そして、第２実施形態の多重化監視制御システム１Ｂでは、第１端末４０ａ及び第２端末４０ｂのうち第１端末４０ａに対し、検出部１８が、通信不調が検出したとする。この場合、他方の第２端末４０ｂは、初期設定されている第２系統３４ｂのマスタ設定が維持されたまま、第１系統３４ａのマスタ設定もなされる。
【００３６】
同様に、第２端末４０ｂに通信不調が検出された場合、他方の第１端末４０ａは、初期設定されている第１系統３４ａのマスタ設定が維持されたまま、第２系統３４ｂのマスタ設定もなされる。このように、第１端末４０ａと第２端末４０ｂは、相互にマスタ設定及びセカンダリ設定がなされる。
【００３７】
さらには、マスタ設定がなされていない端末４０ｃに対して、第１系統３４ａ及び第２系統３４ｂの両方のセカンダリ設定を行うこともできる。このように、異なる系統３４ａ，３４ｂをそれぞれ別個の端末４０ａ，４０ｂで監視制御する場合であっても、相互に多重化して冗長化を図ることができる。さらに、複数のマスタ端末４０ａ，４０ｂに対して、それより数が少ないセカンダリ専用端末４０ｃを設けることができ、設備コストを抑制しつつ監視機能の喪失に伴う設備稼働率の低下を防ぐ事が可能となる。
【００３８】
（第３実施形態）
次に図３を参照して本発明における第３実施形態について説明する。図３は、第３実施形態に係る多重化監視制御システム１Ｃを示すブロック図である。
マスタ設定していた端末４０ａがダウンして、セカンダリ設定していた端末４０ｂがマスタ設定に変更されたとする。この場合、新たにマスタ設定された端末４０ｂがダウンすることに備えて、速やかに新規端末４０ｃにセカンダリ設定を行う必要がある。
【００３９】
第３実施形態の多重化監視制御システム１Ｃにおいて、初期設定でマスタ設定された端末４０ａ及びセカンダリ設定された端末４０ｂのうちいずれか一つがダウンして新規の端末４０ｃに交換しようとする。この場合、マスタ設定に変更された端末４０ｂから、交換後の新規の端末４０ｃに対し、蓄積部４４に蓄積されていた状態値３６及びプロセス値３３を移行させる。また、端末４０ｂの内部で演算され蓄積部４４に蓄積されていた演算値等もこの移行の対象になる。
【００４０】
この場合、新規の端末４０ｃに対し、ダウンした端末４０ａと同じ識別アドレスを設定してバス４１に接続すると、制御ユニット１０の設定部１７（図１）は、マスタ設定として初期登録された端末であると認識する。そして、検出部１８（図１）において新規の端末４０ｃにおけるバス４１上の通信不調が検出されなければ、この設定部１７においてこの新規の端末４０ｃは、セカンダリ設定に変更され、プラント設備における多重化が復旧されたことになる。
本実施形態によれば、異常が発生した端末４０の交換時に速やかに多重化を復旧することができるため、多重故障によってプラント設備の稼働率が低下するのを防ぐことができる。
【００４１】
（第４実施形態）
次に図４を参照して本発明における第４実施形態について説明する。図４（Ａ）は第４実施形態に係る多重化監視制御システム１Ｄを示すブロック図であり、図４（Ｂ）は端末４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）のマスタ／セカンダリの対応関係を表したテーブルである。
【００４２】
第４実施形態の多重化監視制御システムにおいて、プラント３０に配置されている複数のセンサ３１、アクチュエータ３２及びその他の機器（図示略）が、複数の系統３４に分類されている。そして、第４実施形態では、それぞれの系統３４（３４ａ，３４ｂ）を制御する各々の制御ユニット１０（１０ａ，１０ｂ）の設定部１７（図２）に対し、バス４１上の端末４０からマスタ／セカンダリの設定を行えるようにした。
【００４３】
そして、端末４０の表示デバイス（図示略）上に設定画面として表される割付部（図示略）は、それぞれの系統３４の制御ユニット１０（１０ａ，１０ｂ）の設定部１７にアクセスし、マスタ設定及びセカンダリ設定の各々をいずれかの端末４０に対して割り付ける。
情報テーブル（図４（Ｂ））は、それぞれの系統３４（３４ａ，３４ｂ）において、マスタ設定されている端末及びセカンダリ設定されている端末が認識できるように、その一覧を表示するものである。そしてこの情報テーブル（図４（Ｂ））は、バス４１上に接続されている端末４０の表示デバイスで閲覧することができる。
【００４４】
これにより、バス４１上に接続される端末４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）に対し、高い自由度でかつ選択的に、マスタ設定又はセカンダリ設定することができる。そして、系統３４（３４ａ，３４ｂ）を監視制御する端末４０をカスタマイズすることができる。
【００４５】
さらに運転員は、それぞれの端末４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）は、どの系統３４（３４ａ，３４ｂ）のマスタ設定又はセカンダリ設定として稼働しているかを認識することができる。
これにより、監視機能の多重性（冗長性）を喪失させることなく、端末４０の保守や点検を容易に実施することが可能となる。
【００４６】
（第５実施形態）
次に図５及び図６を参照して本発明における第５実施形態について説明する。図５は本発明の第５実施形態に係る炉心燃料交換システム５０の斜視図である。図６は燃料集合体５２の交換の様子を示す原子力プラント内の縦断面図である。
原子力プラントでは、起動前および定期検査時に、炉心に新しい燃料集合体を装荷したり、炉心から使用済みの燃料集合体を取り出して燃料プールに移動したりする、取替え作業が行われる。この炉心燃料交換システム５０において、燃料集合体を炉心内の所定の位置に移動させる運転は、多重化監視制御システム１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）により実行されている。
【００４７】
炉心燃料交換システム５０は、燃料交換機と、その操作・制御装置としての多重化監視制御システムから構成される。燃料交換機は、原子炉ウェル５６及び燃料プール５７の上方を一方向（Ｘ方向）に水平走行する走行台車５３と、この走行台車５３の走行方向に対して交差する方向（Ｙ方向）に走行台車５３の上面を水平走行する横行台車５４と、この横行台車５４に固定され鉛直方向（Ｚ方向）に延伸するホイスト５１と、このホイスト５１の先端に設けられ燃料集合体５２の把持部を把持する燃料掴み具５５と、この燃料掴み具５５の付け根部分に設けられ下方の画像を撮影する画像センサ３１とから構成されている。ここで、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向への変位駆動を実現するものはアクチュエータ（図示略）である。なお、原子炉ウェル下方の原子炉圧力容器、炉心、燃料プール５７において燃料集合体５２を収納する燃料ラック等は図６において省略している。
【００４８】
そして、原子炉ウェル５６及び燃料プール５７から離れた場所に設けられた制御室（図示略）には、多重化監視制御システムが設けられている。この多重化監視制御システムは、画像センサ３１から画像をプロセス値３３（図１）として入力する。そして、燃料集合体５２の移送元の装荷位置（掴み位置）と移送先の装荷位置（放し位置）の座標データに基づいて所定のアルゴリズムに従って、走行台車５３、横行台車５４及びホイスト５１の各々におけるＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の移動を実行するアクチュエータの指令信号３５（図１）が生成される。
【００４９】
図５のフローチャートに基づいて各実施形態に係る多重化監視制御方法及び多重化監視制御プログラムを説明する（適宜、図１参照）。
バス４１に接続される複数の端末４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）のうちいずれか一つ（図示は端末４０ａ）をマスタ設定する（Ｓ１１）。さらに、このマスタ設定の端末４０ａとは異なる端末４０ｂをセカンダリ設定する（Ｓ１２）。
また、炉心燃料交換システム５０では、複数の端末４０は制御室と横行台車５４上とに配備される。
【００５０】
プラント３０に配置されているセンサ３１（３１ａ，３１ｂ）からプロセス値３３を入力する（Ｓ１３）。そして所定のアルゴリズムに従って指令信号３５を生成し、プラント３０に配置されているアクチュエータ３２（３２ａ，３２ｂ）に出力する（Ｓ１４）。
【００５１】
指令信号３５により変化したアクチュエータ３２（３２ａ，３２ｂ）の状態値３６を取得する（Ｓ１５）。そして、この状態値３６及びプロセス値３３をバス４１に介してマスタ設定の端末４０ａ及びセカンダリ設定の端末４０ｂに送信する（Ｓ１６）。
【００５２】
端末４０からバス４１を介してアクチュエータの操作指令４２を受信した場合（Ｓ１７ ＹＥＳ）、発信元がマスタ設定の端末４０ａであるか否かを確認する（Ｓ１８）。
そして、発信元がマスタ設定の端末４０ａである場合（Ｓ１８ ＹＥＳ）、受信した操作指令４２に基づいて指令信号３５が生成されアクチュエータ３２がマニュアル操作される（Ｓ１９）。
【００５３】
操作指令４２が受信されない場合（Ｓ１７ ＮＯ）や、発信元がセカンダリ設定の端末４０ｂやその他の端末４０ｃ，４０ｄであったりした場合（Ｓ１８ ＮＯ）は、アクチュエータ３２は、プロセス値３３に基づいて生成された指令信号３５により自動制御されている（Ｓ１４）。
【００５４】
このアクチュエータ３２の自動制御と同時並行的に、バス４１におけるマスタ設定の端末４０ａの通信状態が観測されている（Ｓ２０）。
ここでマスタ設定の端末４０ａの通信不調が検出された場合（Ｓ２０ ＹＥＳ）は、端末４０ａのマスタ設定が解除され、新たに、セカンダリ設定の端末４０ｂがマスタ設定に切り替わり（Ｓ２１）、新たにマスタ設定された端末４０ｂにおいて監視制御が継続される（Ｓ２２ ＮＯ）。なお、マスタ設定の端末４０ａの通信不調が検出されない場合（Ｓ２０ ＮＯ）も、プラント３０の監視制御を終了するまで上述の（Ｓ１１）から（Ｓ２１）までのフローが繰り返される（Ｓ２２ ＮＯ ＹＥＳ、ＥＮＤ）。
【００５５】
以上述べた少なくともひとつの実施形態の多重化監視制御システムによれば、プラントのプロセス値等を端末に送信する側で、端末の通信不調を検出することにより、マスタ設定された端末からセカンダリ設定された端末への切り替えを従来よりも速く行うことが可能となり、監視対象であるプラント設備の稼働率の低下を防止できる。
【００５６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
また、多重化監視制御システムの構成要素は、コンピュータのプロセッサで実現することも可能であり、多重化監視制御プログラムにより動作させることが可能である。
【００５７】
以上説明した多重化監視制御システムは、専用のチップ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、又はＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを高集積化させた制御装置と、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）などの外部記憶装置と、ディスプレイなどの表示装置と、マウスやキーボードなどの入力装置と、通信Ｉ／Ｆとを、備えており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成で実現できる。
【００５８】
また多重化監視制御システムで実行されるプログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込んで提供される。もしくは、このプログラムは、インストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、メモリカード、ＤＶＤ、フレキシブルディスク（ＦＤ）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供するようにしてもよい。
【００５９】
また、本実施形態に係る多重化監視制御システムで実行されるプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせて提供するようにしてもよい。
また、多重化監視制御システムは、構成要素の各機能を独立して発揮する別々のモジュールを、ネットワーク又は専用線で相互に接続し、組み合わせて構成することもできる。
【符号の説明】
【００６０】
１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）…多重化監視制御システム、１０（１０ａ，１０）…制御ユニット、１１…データ処理部、１２…プロセス値入力部（入力部）、１５…指令信号出力部（出力部）、１６…状態値取得部（取得部）、１７…セカンダリ設定部（設定部）、１８…通信不調検出部（検出部）、２０…通信部、２１…プロセス値送信部（送信部）、２２…状態値送信部（送信部）、２３…操作指令受信部（受信部）、３０…プラント、３１（３１ａ，３１ｂ）…センサ、３１…画像センサ、３２（３２ａ，３２ｂ）…アクチュエータ、３３…プロセス値、３４…系統、３４ａ…第１系統、３４ｂ…第２系統、３５…指令信号、３６…状態値、４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ）…端末、４１…バス、４２…操作指令、４３…通信部、４４…データ蓄積部（蓄積部）、４５…表示デバイス、４６…入力デバイス、５０…炉心燃料交換システム、５１…ホイスト、５２…燃料集合体、５３…走行台車、５４…横行台車、５５…燃料掴み具、５６…原子炉ウェル、５７…燃料プール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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