(57)【要約】【課題】同一の箇所を複数台の機器で制御する場合の機器操作性、制御性および信頼性を向上させたプロセス制御装置を提供する。【解決手段】プロセス制御装置１Ａは、複数に並列接続された制御手段２１Ａ，２２Ａ，・・・，２ｎＡを備え、同一箇所のプロセス量を制御するように構成されており、制御手段２１Ａ，２２Ａ，・・・，２ｎＡは、主従選択要求に基づいて、プロセス量の制御を行う一の主制御手段２１Ａを選択し、その他残りを従制御手段２２Ａ，・・・，２ｎＡとする主従選択手段８１Ａ，８２Ａ，・・・，８ｎＡを備え、従制御手段２２Ａ，・・・，２ｎＡは、主従選択手段８１Ａ，８２Ａ，・・・，８ｎＡが選択した主制御手段２１Ａの出力を自己の出力として採用するように構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の制御手段を並列的に接続して備えており、同一箇所のプロセス量を制御するように構成されたプロセス制御装置において、
前記複数の制御手段のうち、主従選択要求に基づいて、プロセス量の制御を行う一の主制御手段を選択し、その他残りを従制御手段とする主従選択手段を備え、
前記従制御手段は、主従選択手段が主制御手段として選択した制御手段の出力を自己の出力として採用するように構成されたことを特徴とするプロセス制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、制御目標となるプロセス量を設定するプロセス量設定手段を備えており、前記主従選択手段は、前記プロセス量設定手段にプロセス量設定値の増減要求があると、前記プロセス量設定手段が属する制御手段を主制御手段に自動的に切り換える自動主従選択手段として構成されることを特徴とする請求項１記載のプロセス制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記自動主従選択手段の異常状態を検知した場合、前記自動主従選択手段の自動主従切換を禁止して、前記異常が検知された自動主従選択手段が属する制御手段を強制的に主制御手段に切り換える主従強制切換手段と、
前記異常状態を警報出力する自動主従選択異常警報出力手段と、
警報リセット要求を受け付けた場合、前記主従強制切換手段が禁止している自動主従切換および前記自動主従選択異常警報出力手段が出力している警報を解除する警報リセット手段とを備えることを特徴とする請求項２記載のプロセス制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、各々が異なるセンサからプロセス量を取得するとともに、他の制御手段から前記センサが取得したプロセス量を用いた演算処理後の出力を受け取るように構成されており、前記制御手段は、
自己の制御手段がプロセス量を取得するセンサの異常を検知するセンサ異常検知手段と、
前記センサ異常検知手段が前記センサの異常を検知した場合に、センサの異常が検知されていない何れか一の制御手段を選択して選択した一の制御手段からの入力を自己の制御手段の前記演算処理後の出力として採用する信号経路切換手段とを備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のプロセス制御装置。
【請求項５】
並列的に接続された複数の制御手段によって同一箇所のプロセス量を制御するプロセス制御方法であって、
前記複数の制御手段のうち、主従切換要求に基づいて、プロセス量の制御を行う一の主制御手段を選択するステップと、
前記主状態選択ステップで主制御手段として選択されなかった残り全ての制御手段を従制御手段として選択するステップと、
前記従状態選択ステップで選択された従制御手段が、前記主状態選択ステップで選択された制御手段の出力を自己の出力として採用するステップとを備えるプロセス制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロセス量を制御する装置および方法に係り、特に、同一の箇所を複数台の機器で制御する場合におけるプロセス量設定の操作性および制御性を向上させたプロセス制御装置およびプロセス制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数台の制御装置にて制御対象プロセス量を制御する技術は、例えば、特開平８−２４９０５７（特許文献１）に開示される。このような従来の制御装置を適用して、同一の箇所の制御対象プロセス量を制御する場合、制御装置毎に制御対象プロセス量を検知し、検知したプロセス量と設定されたプロセス量（プロセス量設定値）との比較を行い、制御対象となるプロセス量が要求を満たすような制御を制御装置毎に行う。
【特許文献１】特開平８−２４９０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来技術では、複数の制御装置の各々が同一のプロセス量設定値を持つためには、一の制御装置でプロセス量設定値を増減操作すると同時に他の制御装置のプロセス量設定値も手動にて増減操作しなければならず、操作性と制御性が良くないという課題がある。このような課題によって当該制御装置の運転員には負荷が過大となっている。
【０００４】
本発明は、上述した課題を考慮してなされたものであり、同一の箇所を複数台の機器で制御する場合、プロセス量設定の操作性、制御性および信頼性を向上させ、運転員の負荷を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るプロセス制御装置は、上述した課題を解決するため、特許請求の範囲に記載したように、複数の制御手段を並列的に接続して備えており、同一箇所のプロセス量を制御するように構成されたプロセス制御装置において、前記制御手段は、前記複数の制御手段のうち、主従選択要求に基づいて、プロセス量の制御を行う一の主制御手段を選択し、その他残りを従制御手段とする主従選択手段を備え、前記従制御手段は、主従選択手段が主制御手段として選択した制御手段の出力を自己の出力として採用するように構成されたことを特徴とする。
【０００６】
本発明に係るプロセス制御方法は、上述した課題を解決するため、特許請求の範囲に記載したように、並列的に接続された複数の制御手段によって同一箇所のプロセス量を制御するプロセス制御方法であって、前記複数の制御手段のうち、主従切換要求に基づいて、プロセス量の制御を行う一の主制御手段を選択するステップと、前記主状態選択ステップで主制御手段として選択されなかった残り全ての制御手段を従制御手段として選択するステップと、前記従状態選択ステップで選択された従制御手段が、前記主状態選択ステップで選択された制御手段の出力を自己の出力として採用するステップとを備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、同一の箇所を複数台の機器で制御する場合において、プロセス量設定の操作を１台で行うと、他の機器でも操作を行った１台と同じプロセス量設定値を自動的に採用することができる。これにより、従来のプロセス制御装置およびプロセス制御方法に比べて、制御装置の制御性および信頼性を向上し、運転員の操作負担を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明に係るプロセス制御装置１について添付の図面を参照して説明する。
【０００９】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るプロセス制御装置１Ａ（本発明に係るプロセス制御装置１の一実施例）の構成を概略的に示した概略図である。
【００１０】
図１に示されるように、プロセス制御装置１Ａは、同一箇所においてセンサ１０から取得される制御対象プロセス量Ｐを制御する制御手段としてのｎ（ｎは２以上の任意の自然数）の制御部、すなわち、第１の制御部２１Ａ、第２の制御部２２Ａ、・・・および第ｎの制御部２ｎＡ（制御部２１，２２，・・・，２ｎの一実施例）を備える。各制御部２１Ａ，・・・，２ｎＡは、並列的に接続されており、それぞれ操作端Ｅ１，・・・，Ｅｎへ操作指令を出力することで制御対象プロセス量Ｐを制御する。
【００１１】
各制御部２１Ａ，・・・，２ｎＡには、主従関係があり、任意に１の制御部を主制御部として選択されると、その他の制御部は従制御部として自動的に選択される。例えば、プロセス制御装置１Ａを運転する運転員が第１の制御部２１Ａで操作を行うことによって第１の制御部２１Ａを主制御部として選択すると、その他の制御部２２Ａ，・・・，２ｎＡは従制御部となって主制御部２１Ａでの制御方針に従った制御を実行する。尚、図１に示される、各制御部２１Ａ，２２Ａ，・・・，２ｎＡの構成は、実質的には同一の構成につき、第１の制御部２１Ａを例にその構成を説明する。
【００１２】
第１の制御部２１Ａは、プロセス量設定増減指令入力器３１と、プロセス量設定手段としてのプロセス量設定・切換器４１と、差分演算器５１と、乗算器６１と、積分制御器７１と、主従切換選択手段としての主従選択器８１Ａを備える。積分制御器７１からの出力信号（操作指令）Ｄｂは、操作端Ｅ１に送られる。
【００１３】
プロセス量設定手段としてのプロセス量設定増減指令入力器３１は、プロセス量の増減指令値の入力を受け付けて、入力されたプロセス量増減指令値を表す信号（以下、プロセス量増減指令値信号とする）Ｓａ１を出力する。プロセス量設定増減指令入力器３１から出力されたプロセス量増減指令値信号Ｓａ１は、プロセス量・設定切換器４１に入力される。
【００１４】
プロセス量設定手段としてのプロセス量設定・切換器４１は、現在のプロセス量に入力されたプロセス量増減指令値を加味したプロセス量を設定し当該プロセス量を表す信号（以下、プロセス量信号とする）Ｄａを出力する機能を有する。また、プロセス量設定・切換器４１は、主従選択器８１Ａから送られた主従状態を表す信号（以下、主従状態信号とする）Ｓｂ１に基づいて出力する信号を切り換える機能を有する。プロセス量設定・切換器４１は、これらの機能を用いてプロセス量信号Ｄａを他のプロセス量設定・切換器４２，・・・，４ｎと後段の差分演算器５１へ出力する。
【００１５】
差分演算器５１は、前段のプロセス量設定・切換器４１から入力されるプロセス量信号Ｄａが表すプロセス量とセンサ１０から入力される取得制御対象プロセス量Ｐとの差分を計算する。そして、計算後のプロセス量を乗算器６１へ出力する。乗算器６１は、制御ゲインを乗算する機器である。乗算器６１は、比例制御を行う機器であり、差分演算器５１からの出力に対して事前設定された制御ゲインを乗算し、乗算結果を積分制御器７１へ出力する。
【００１６】
積分制御器７１は、積分制御を行う機器であり、乗算器６１からの入力に基づき操作指令を表す信号Ｄｂを生成し操作端Ｅｎに対して出力する。
【００１７】
主従選択器８１Ａは、プロセス制御装置１Ａが備える各制御部２１，２２，・・・２ｎの主従を選択する機能（主従選択機能）を有する。運転員が増減させたいプロセス量を入力する操作をプロセス量設定増減指令入力器３１から行う場合、運転員は入力操作を行う前に、主従選択器８１Ａを介してプロセス量設定増減指令入力器３１が属する第１の制御部２１を「主」に切り換える操作を行う。
【００１８】
主従選択器８１Ａは、運転員の「主」への切り換える操作を受け付けると、主従選択機能を用いて、第１の制御部２１を主制御部として選択する。そして、現在の選択状態、すなわち、「主」を選択した状態を示す信号Ｓｂ１をプロセス量設定・切換器４１および他の主従選択器８２Ａ，・・・，８ｎＡへ送信する。この時、主従選択器８１Ａから「主」を選択した状態を示す信号Ｓｂ１を受信した他の主従選択器８２Ａ，・・・，８ｎＡは、選択状態を「従」に切り換えを行う。
【００１９】
ここで、プロセス量設定・切換器４１について、図２を引用し、より詳細な構成および作用を説明する。
【００２０】
図２は、図１に示されるプロセス量設定・切換器４１のより詳細な構成を概略的に表した概略図である。
【００２１】
図２に示されるように、プロセス量設定・切換器４１は、前段のプロセス量設定増減指令入力器３１から入力された増減量を加味してプロセス量を設定するプロセス量設定部９１と、主従選択器８１Ａ（図１を参照）から入力される主従の選択状態を表す信号Ｓｂ１に基づき、他のプロセス量設定・切換器４２，・・・，４ｎから入力される複数の信号から１の信号を選択して出力する信号切換部９２とを有する。
【００２２】
プロセス量設定部９１は、メモリ機能を有しており、現在のプロセス量の値を記憶している。プロセス量設定部９１は、プロセス量設定増減指令入力器３１からプロセス量増減指令値信号Ｓａ１が入力されると、記憶しているプロセス量に信号Ｓａ１が表す増減量を加減演算して得られたプロセス量を新たなプロセス量として記憶し、新たなプロセス量を信号切換部９２へ出力する。
【００２３】
信号切換部９２は、主従選択器８１Ａ（図１を参照）から入力される主従の選択状態を表す信号Ｓｂ１に基づき、他のプロセス量設定・切換器４２，・・・，４ｎから入力される複数の信号から１の信号を選択して他のプロセス量設定・切換器４２，・・・，４ｎおよび差分演算器５１へプロセス量信号Ｄａを出力する。
【００２４】
受信した信号Ｓｂ１が主の状態を表している場合には、プロセス量設定部９１からの入力を出力するように信号経路を切り換える。逆に、受信した信号Ｓｂ１が従の状態を表している場合には、入力された他のプロセス量設定・切換器４２，・・・，４ｎの各入力のうち、他と比較して異なるプロセス量を表す入力信号を出力するように信号経路を切り換える。これは、主となった制御部のプロセス量設定・切換器から出力されたプロセス量信号Ｄａは、運転員の増減指令を反映しているので、運転員の増減指令が反映されていない他のプロセス量信号が表すプロセス量とは異なるプロセス量を表す信号となっているためである。
【００２５】
次に、図１に示されるように構成される制御部２１Ａ，２２Ａ，・・・，２ｎＡを備えたプロセス制御装置１Ａの作用について説明する。尚、以下の説明では、運転員が第１の制御部２１Ａを主制御部として選択してプロセス量Ｐの制御を行う場合を例に説明する。
【００２６】
プロセス制御装置１Ａにおいて、プロセス量Ｐの制御を行うにあたり運転員がプロセス量の増減を行いたい場合、まず、運転員は、操作を行う第１の制御部２１Ａを主制御部として選択する。より具体的には、主従選択器８１Ａを操作してプロセス量設定増減指令入力器３１が属する第１の制御部２１Ａを「主」に切り換えて主従切換要求を入力する。この時、主従選択器８１Ａは、現在の選択状態を表す信号Ｓｂ１をプロセス量設定・切換器４１および他の主従選択器８２Ａ，・・・，８ｎＡへ送信する（主状態選択ステップ）。
【００２７】
主従状態選択ステップに続いて、信号Ｓｂ１を受信した一方の他の主従選択器８２Ａ，・・・，８ｎＡでは、自己の主従選択器８２Ａ，・・・，８ｎＡを「従」に状態を切り換えて信号Ｓｂ２，・・・，Ｓｂｎをそれぞれプロセス量設定・切換器４２，・・・，４ｎへ出力する（従状態選択ステップ）。
【００２８】
主状態選択ステップに続いて、信号Ｓｂ１を受信した他方のプロセス量設定・切換器４１は、受信した信号Ｓｂ１が主であるか従であるかに基づき、出力するプロセス量を切り換える。今回の例では信号Ｓｂ１は「主」を表しているので、プロセス量設定増減指令入力器３１から入力された増減量を加味して設定したプロセス量Ｄａを他のプロセス量設定・切換器４２，・・・，４ｎおよび差分演算器５１へ出力する（プロセス量設定ステップ）。
【００２９】
一方、従状態選択ステップに続いて、プロセス量設定・切換器４２，・・・，４ｎでは、「従」の状態を表す信号Ｓｂ２，・・・，Ｓｂｎを受信し、主の状態にある制御部２１Ａのプロセス量設定・切換器４１から入力されたプロセス量信号Ｄａを出力するように信号経路の切り換えが自動的に実行される（主制御プロセス量選択ステップ）。そして、主の状態にある第１の制御部２１Ａのプロセス量設定・切換器４１からの入力信号Ｄａを他のプロセス量設定・切換器および差分演算器５１へ出力する（プロセス量設定ステップ）。
【００３０】
プロセス量設定ステップ以降の処理ステップは、第１の制御部２１Ａにおいては、差分演算器５１でプロセス量信号Ｄａが表すプロセス量とセンサ１０から入力される取得制御対象プロセス量Ｐとの差分演算して出力する差分演算ステップが実行され、乗算器６１では入力に対して制御ゲインを乗算して出力する比例制御ステップが実行され、積分制御器７１では入力を積分演算して出力する積分制御ステップが実行される。プロセス量設定ステップ以降、差分演算ステップ、比例制御ステップ、および積分制御ステップが実行された結果、第１の制御部２１Ａからは、操作指令Ｄｂが出力される。
【００３１】
このようなステップが実行されることで、複数台が同じ制御対象プロセス量Ｐの制御を開始した時には、常に主制御部（今回の例では第１の制御部２１Ａ）のプロセス量設定・切換器４１からの出力信号Ｄａが他のプロセス量設定・切換器４２，・・・，４ｎからも出力されることになるので、最終的には各制御部２１Ａ，２２Ａ，・・・，２ｎＡから出力されるいずれの操作指令Ｄｂが常に同じになる。
【００３２】
プロセス制御装置１Ａおよびプロセス制御装置１Ａによって実行される制御方法によれば、主制御部（今回の例では第１の制御部２１Ａ）に設定されたプロセス量設定値の増減操作を行うことにより、複数の従制御部（今回の例では第１の制御部２１Ａ以外のその他の制御部２２Ａ，・・・，２ｎＡ）のプロセス量設定値も主制御部２１Ａのプロセス量設定値と同じ値に設定して制御を行うので、その他の制御部２２Ａ，・・・，２ｎＡに対してプロセス量設定値を個別に設定する手間を省くことができ、運転員の負担を軽減できるとともに、操作性を向上させることができる。
【００３３】
また、プロセス制御装置１Ａにおいて、従の状態にある制御部（上述の例では制御部２２Ａ，・・・，２ｎＡ）のプロセス量設定・切換器（上述の例ではプロセス量設定・切換器４２，・・・，４ｎ）は、運転員が他のプロセス量設定増減指令入力器３２，・・・，３ｎを操作してもその操作を受け付けないので、異なる運転員が異なる増減量で操作することによって生じ得る弊害を防止することができる。
【００３４】
尚、プロセス量設定・切換器４１は、他の全てのプロセス量設定・切換器４２，・・・，４ｎから信号を受信し、他の全てのプロセス量設定・切換器４２，・・・，４ｎへ設定したプロセス量を表す信号Ｄａを送信しているが、入力元を他のプロセス量設定・切換器４２，・・・，４ｎの中から１つ任意に設定し、出力先を他のプロセス量設定・切換器４２，・・・，４ｎのうち入力先とは異なる１つを設定しても良い。
【００３５】
また、主従選択器８１Ａ，８２Ａ，・・・８ｎおよびプロセス量設定増減指令入力器３１，３２，・・・，３ｎのそれぞれとを対応させて、プロセス量設定増減指令入力器３１，３２，・・・，３ｎの入力操作がされている場合には、主従状態の切換を防止する機能を主従選択器８１Ａ，８２Ａ，・・・８ｎＡに付加しても良い。
【００３６】
さらに、制御部２１Ａ，２２Ａ，・・・，２ｎＡの内部構成は、一例であって、その要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化しても良い。例えば、微分制御器をさらに備えていたり、プロセス量設定増減指令入力器３１と主従選択器８１Ａとを一体的に構成したり、プロセス量設定増減指令入力器３１とプロセス量設定・切換器４１とを一体的に構成したりしても良い。
【００３７】
［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態に係るプロセス制御装置１Ｂ（本発明に係るプロセス制御装置１の一実施例）の構成を概略的に示した概略図である。
【００３８】
図３に示されるように、プロセス制御装置１Ｂは、図１に示されるプロセス制御装置１Ａに対して、主従選択器８１Ａ，８２Ａ，・・・，８ｎＡの代わりに、自動的に主従選択を行う自動主従選択器８１Ｂ，８２Ｂ，・・・，８ｎＢを備える点で相違するが、その他の点では実質的な相違は無い。そこで、本実施形態では、自動主従選択器８１Ｂ，８２Ｂ，・・・，８ｎＢを中心に説明し、プロセス制御装置１Ａの構成要素と実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００３９】
図３によれば、プロセス制御装置１Ｂの自動主従選択器８１Ｂ，８２Ｂ，・・・，８ｎＢは、主従選択器８１Ａ，８２Ａ，・・・，８ｎＡが有する機能に加え、プロセス量設定増減指令入力器３１，３２，・・・，３ｎの入力操作を受け付けると、入力操作を受け付けたプロセス量設定・切換器４１，４２，・・・，４ｎから主状態切換要求を受け取り、自動的に自己の制御部２１Ｂ，２２Ｂ，・・・，２ｎＢを「主」の状態に切り換える機能と、プロセス量設定増減指令入力器３１，３２，・・・，３ｎの入力操作中は、主従状態の切り換えを防止する機能をさらに有する。
【００４０】
プロセス制御装置１Ｂの作用について概説する。まず、自動主従選択器８１Ｂ，８２Ｂ，・・・，８ｎＢは、最初にプロセス量制御を開始した制御部２１Ｂ，２２Ｂ，・・・，２ｎＢ、すなわち、主制御部がどれであるかを記憶する。例えば、第１の制御部２１Ｂが主制御部であったとする。
【００４１】
その後、例えば、第２の制御部２２Ｂ等の従制御部が運転員の操作を受け付けると、自動主従選択器８１Ｂ，８２Ｂ，・・・，８ｎＢは、プロセス量設定増減指令入力器３１，３２，・・・，３ｎから運転員が他に入力操作を行っているか否かを確認し、他の制御部２１Ｂ，・・・，２ｎＢでの入力操作の完了を待って、自動主従選択器８２Ｂは、「主」の状態を示すＳｂ２信号を出力する。自動主従選択器８２Ｂから「主」の状態を示すＳｂ２信号を受信した他の自動主従選択器８１Ｂ，・・・，８ｎＢは、「従」の状態を示すＳｂ１，・・・，Ｓｂｎを出力する。そして、第２の制御部２２Ｂを主制御部とした制御が実行される。
【００４２】
つまり、複数の制御部２１Ｂ，２２Ｂ，・・・，２ｎＢが同一箇所のプロセス量制御を行っている最中に、プロセス量設定値を増減操作した場合には、自動主従選択器８１Ｂ，８２Ｂ，・・・，８ｎＢがそれを検出し、他の制御部２１Ｂ，・・・，２ｎＢでの入力操作の完了を待って、増減操作された制御部２１Ｂ，２２Ｂ，・・・，２ｎＢを主制御部に切り換え、増減操作直前まで主制御部であった制御部を従制御部に切り換えて制御を行うので、主従の関係を変更したとしてもバンプレスな切り換えが可能である。
【００４３】
このようなプロセス制御装置１Ｂおよびプロセス制御装置１Ｂによって実行される制御方法によれば、プロセス制御装置１Ａに比べ運転員がわざわざ主従状態を切換操作する手間を省略することができる。従って、運転員が１人等の少数の場合である場合に特に有効である。
【００４４】
また、プロセス量設定増減指令入力器３１，３２，・・・，３ｎの入力操作中は、主従状態の切り換えを防止する機能を有するので、複数の運転員が異なる制御部から同じタイミングで異なる操作を行おうとしても先の操作が開始されるとその操作が完了するまでは主従状態の切り換えを行わない。この結果、制御対象の制御状態が運転員の操作により不安定化することを防止することができる。さらに、運転員の操作状況を考慮して主従状態を自動的に切り換えるので、操作しようとしている制御部が主制御部なのか従制御部のどちらであったかに関わらずにプロセス量を制御することができ、運転員の操作性をさらに向上させることができる。
【００４５】
［第３の実施形態］
図４は、本発明の第３の実施形態に係るプロセス制御装置１Ｃ（本発明に係るプロセス制御装置１の一実施例）の構成を概略的に示した概略図である。
【００４６】
図４に示されるように、プロセス制御装置１Ｃは、図３に示されるプロセス制御装置１Ｂに対して、主従強制切換器１０１，１０２，・・・，１０ｎをさらに備える点で相違するが、その他の点では実質的な相違は無い。そこで、本実施形態では、主従強制切換器１０１，１０２，・・・，１０ｎを中心に説明し、プロセス制御装置１Ｂの構成要素と実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００４７】
図４によれば、プロセス制御装置１Ｃは、制御部２１Ｃ，２２Ｃ，・・・，２ｎＣを備えており、各制御部２１Ｃ，２２Ｃ，・・・，２ｎＣは、プロセス制御装置１Ｂが備えるプロセス量設定増減指令入力器３１，３２，・・・，３ｎ、プロセス量設定・切換器４１，４２，・・・，４ｎ、差分演算器５１，５２，・・・，５ｎ、乗算器６１，６２，・・・，６ｎ、積分制御器７１，７２，・・・，７ｎおよび自動主従選択器８１Ｂ，８２Ｂ，・・・，８ｎＢに加え、さらに、主従強制切換器１０１，１０２，・・・，１０ｎをそれぞれ備える。
【００４８】
図５は、プロセス制御装置１Ｃの主従強制切換器の一例である主従強制切換器１０１について、より詳細な構成を概略的に示した概略図である。
【００４９】
主従強制切換器１０１は、自動主従選択器８１Ｂの異常状態を検出する主従強制切換手段としての異常検出部１１１と、異常検出部１１１が検出した自動主従選択器８１Ｂの異常状態を警報出力する自動主従選択異常警報出力手段としての異常警報出力部１１２と、自動主従選択器８１Ｂに対する警報出力状態を解除する警報リセット手段としての警報リセット部１１３とを備える。
【００５０】
異常検出部１１１は、自動主従選択器８１Ｂの動作状態が通常通りの範疇にある（正常状態）か否か（異常状態）を検出する機能を有し、自動主従選択器８１Ｂの動作状態が通常通りの範疇にない場合には動作状態が異常、すなわち、異常状態にあるとして異常状態を検出する。異常検出部１１１は、異常状態を検出すると、異常状態の検出を示す信号を異常警報出力部１１２に出力する。
【００５１】
正常と異常の判定は、例えば、２秒間に３回以上主従の切換が行われた場合には異常と判定するといった具合に、所定時間における切換回数に閾値を設定し、閾値を超えた場合には異常と判定する。すなわち、自動主従選択器８１Ｂの主従の切換頻度が所定の頻度を超えた場合には異常状態であると判定する。
【００５２】
また、異常検出部１１１は、異常状態を検出すると、自動主従選択器８１Ｂに対して、強制的に「主」の状態に切り換える信号を出力する。この信号を自動主従選択器８１Ｂが受信すると、「主」の状態に切り換わる。そして、警報リセットがかかるまで、主従の切換を禁止する。その後、後述する警報リセット部１１３から警報をリセットする信号（以下、警報リセット信号とする）を受け取ると、異常検出部１１１は、自動主従選択器８１Ｂの状態自動切換禁止を解除する。
【００５３】
異常警報出力部１１２は、異常検出部１１１が自動主従選択器８１Ｂの異常状態を検出した場合に、自動主従選択器８１Ｂの異常状態を運転員等に注意喚起するために警報を出力する。警報出力は、例えば、画像および音声の少なくとも一つを出力する。また、異常警報出力部１１２は、後述する警報リセット部１１３から警報をリセットする信号を受け取ると、警報出力を解除（終了）する。
【００５４】
警報リセット部１１３は、警報をリセットする要求を受け付け、当該要求を受け付けると、自動主従選択器８１Ｂに対する警報出力状態を解除する機能を有する。警報リセット部１１３は、警報をリセットする要求を受け付けると、警報リセット信号を異常検出部１１１および異常警報出力部１１２へ出力する。
【００５５】
このようなプロセス制御装置１Ｃの作用について概説する。プロセス制御装置１Ｃにおいて、自動主従選択器８１Ｂ，８２Ｂ，・・・，８ｎＢの自動切換動作が多発し主従切換の頻度が所定頻度異常になると、まず、異常検出部１１１は、異常状態を検出する（自動主従選択切換異常検知ステップ）。そして、異常検出部１１１は、異常状態の検出を示す信号を異常警報出力部１１２に出力するとともに（異常検知信号送信ステップ）、自動主従選択器８１Ｂに対して、強制的に「主」の状態に切り換える信号を出力する（主従強制切換信号送信ステップ）。
【００５６】
異常検知信号送信ステップに続いて、異常警報出力部１１２が、異常状態の検出を示す信号を受け取ると、異常警報出力部１１２は、自動主従選択器８１Ｂの異常状態を警報出力して運転員等に注意喚起する（異常警報出力ステップ）。
【００５７】
また、主従強制切換信号送信ステップに続いて、強制的に「主」の状態に切り換える信号を自動主従選択器８１Ｂが受信すると、自動主従選択器８１Ｂは、「主」の状態に切り換えて（主従強制切換ステップ）、警報リセットがかかるまで主従の切換を禁止する（主従切換ロックステップ）。
【００５８】
異常警報出力ステップおよび主従切換ロックステップの後に、警報リセット部１１３が、警報をリセットする要求を受け付けると、警報リセット信号を異常検出部１１１および異常警報出力部１１２へ出力する（警報リセット送信ステップ）。警報リセット送信ステップに続いて、異常検出部１１１および異常警報出力部１１２が警報リセット信号を受け取ると、異常検出部１１１は、自動主従選択器８１Ｂの自動主従切換禁止を解除する（主従切換ロック解除ステップ）とともに、異常警報出力部１１２は、警報出力を終了する（警報出力終了ステップ）。
【００５９】
プロセス制御装置１Ｃおよびプロセス制御装置１Ｃによって実行される制御方法によれば、主従切換の頻度が所定頻度異常になると、強制的に切り換えを禁止するので、プロセス制御装置１Ｂに比べ、自動主従選択器８１Ｂ，８２Ｂ，・・・，８ｎＢの余計な主従切換動作（繰り返しループ）が発生することに起因する制御性・操作性の低下を防止することができる。
【００６０】
［第４の実施形態］
図６は、本発明の第４の実施形態に係るプロセス制御装置１Ｄ（本発明に係るプロセス制御装置１の一実施例）の構成を概略的に示した概略図である。
【００６１】
図６に示されるように、プロセス制御装置１Ｄは、図１に示されるプロセス制御装置１Ａに対して、センサ異常検出・切換器（以下、センサセレクタとする。）１２１，１２２，・・・，１２ｎをさらに備える点で相違するが、その他の点では実質的な相違は無い。そこで、本実施形態では、センサセレクタ１２１，１２２，・・・，１２ｎを中心に説明し、プロセス制御装置１Ａの構成要素と実質的に相違しない構成要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００６２】
図６によれば、プロセス制御装置１Ｄは、同一箇所において、例えば、制御部と同数の異なるセンサ１１，１２，・・・，１ｎから取得される制御対象プロセス量Ｐを、制御部２１Ｄ，２２Ｄ，・・・，２ｎＤがそれぞれ取得するように構成される。
【００６３】
図７は、プロセス制御装置１Ｄのセンサセレクタの一例であるセンサセレクタ１２１について、より詳細な構成を概略的に示した概略図である。
【００６４】
センサセレクタ１２１は、センサ１１がプロセス量を正常に取得していない異常状態検出するセンサ異常検出手段としてのセンサ異常検出部１３１と、センサ異常検出部１３１が異常を検出したか否かに応じて入力された信号の一を選択して出力する信号経路切換手段としての信号切換部１３２とを備える。
【００６５】
センサ異常検出部１３１は、センサ１１がプロセス量を正常に取得している（正常状態）か、または、正常に取得していないか（異常状態）を検出する機能を有する。センサ異常検出部１３１は、正常または異常を示す信号（例えば、０，１）を信号切換部１３２へ出力する。
【００６６】
信号切換部１３２は、センサ異常検出部１３１の正常／異常の検出結果に基づいて、信号経路を切り換える機能を有する。例えば、信号切換部１３２は、センサ異常検出部１３１がセンサ１１の異常を検知しない（正常状態）場合、差分演算器５１から入力された信号を出力する。一方、異常を検出した（異常状態）場合、入力された他のセンサセレクタ１２２，・・・１２ｎのうち、事前に設定された何れか一つを出力する。このように、事前設定しておくことで、全てのセンサ１１，１２，・・・，１ｎが異常状態とならない限り、後段の乗算器６１には正常な信号を送信することができる。
【００６７】
このようなプロセス制御装置１Ｄの作用について概説する。まず、センサセレクタ１２１，１２２，・・・，１２ｎのセンサ異常検出部１３１がセンサ１１，１２，・・・，１ｎの異常の有無を検出する（センサ異常検知ステップ）。センサ異常検知ステップに続いて、センサ異常検出部１３１は、センサ異常検知ステップでのセンサ１１，１２，・・・，１ｎの異常有無検出結果に基づき入力された信号の一を選択して出力する（出力信号切換ステップ）。
【００６８】
プロセス制御装置１Ｄおよびプロセス制御装置１Ｄによって実行される制御方法によれば、センサセレクタ１２１，１２２，・・・，１２ｎがセンサ１１，１２，・・・，１ｎの異常を検出すると、自己の制御部２１Ｄ，２２Ｄ，・・・，２ｎＤの信号、すなわち、前段の差分演算器５１，５２，・・・，５ｎからの出力信号を使用せずに、他の制御部２１Ｄ，２２Ｄ，・・・，２ｎＤから入力された信号を選択して使用するので、異常となったセンサから取得されたプロセス量を使用することによって操作指令Ｄｂが異常な値となって制御性を乱す事態を回避することができる。従って、従来に比べてプロセス制御の制御性および信頼性を向上させることができる。
【００６９】
尚、センサ１１，１２，・・・，１ｎの数量およびセンサセレクタ１２１，１２２，・・・，１２ｎの数量は、基本的に同数であるが、プロセス量の取得経路を多重化する、あるいは、簡略化する等の事情により異なる場合もある。
【００７０】
また、センサセレクタ１２１，１２２，・・・，１２ｎは、それぞれ、自己以外のセンサセレクタの全てから入力があり、当該入力の一つを選択的に出力可能に構成されているが、入力元となるセンサセレクタは、自己以外の全てのセンサセレクタでなくても構わない。例えば、ｎ＝３の場合において、第１のセンサセレクタ１２１は、第２のセンサセレクタ１２２からの出力を受け取り、第２のセンサセレクタ１２２は、第３のセンサセレクタ１２３からの出力を受け取り、第３のセンサセレクタ１２３は、第１のセンサセレクタ１２１からの出力を受け取るように構成し、信号切換部１３２の構成を簡略化することもできる。
【００７１】
［その他の実施形態］
本発明は、上記の実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化しても良い。また、上述した第１の実施形態から第４の実施形態を適宜組み合わせて適宜プロセス制御装置を構成することもできる。
【００７２】
図８および図９は、本発明のその他の実施形態に係るプロセス制御装置１Ｅ，１Ｆ（本発明に係るプロセス制御装置１の一実施例）の構成を概略的に示した概略図である。
【００７３】
例えば、図８に示されるように、図４に示したプロセス制御装置１Ｃにおいて、主従選択器８１Ａ，８２Ａ，・・・，８ｎＡの代わりに、自動主従選択器８１Ｂ，８２Ｂ，・・・，８ｎＢを適用したプロセス制御装置１Ｅを構成することや、図９に示されるように、図６に示したプロセス制御装置１Ｄにおいて、主従選択器８１Ａ，８２Ａ，・・・，８ｎＡの代わりに、自動主従選択器８１Ｂ，８２Ｂ，・・・，８ｎＢを適用したプロセス制御装置１Ｆを構成することもできる。
【００７４】
また、単なる実施形態の組み合わせのみならず、上記の各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することもできる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良いし、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプロセス制御装置の構成を示す概略図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るプロセス制御装置が備えるプロセス量設定・切換器のより詳細な構成を概略的に示した概略図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るプロセス制御装置の構成を示す概略図。
【図４】本発明の第３の実施形態に係るプロセス制御装置の構成を示す概略図。
【図５】本発明の第３の実施形態に係るプロセス制御装置が備える主従強制切換器のより詳細な構成を概略的に示した概略図。
【図６】本発明の第４の実施形態に係るプロセス制御装置の構成を示す概略図。
【図７】本発明の第４の実施形態に係るプロセス制御装置が備えるセンサ異常検出・切換器のより詳細な構成を概略的に示した概略図。
【図８】本発明のその他の実施形態に係るプロセス制御装置の構成を示す概略図。
【図９】本発明のその他実施形態に係るプロセス制御装置の構成を示す概略図。
【符号の説明】
【００７６】
１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ）  プロセス制御装置
１０，１１，１２，・・・，１ｎ  センサ
２１，２２，・・・，２ｎ  制御部（制御手段）
３１，３２，・・・，３ｎ  プロセス量設定増減指令入力器
４１，４２，・・・，４ｎ  プロセス量設定・切換器（プロセス量設定手段）
５１，５２，・・・，５ｎ  差分演算器
６１，６２，・・・，６ｎ  乗算器
７１，７２，・・・，７ｎ  積分制御器
８１Ａ，８２Ａ，・・・，８ｎＡ  主従選択器（主従切換選択手段）
８１Ｂ，８２Ｂ，・・・，８ｎＢ  自動主従選択器（自動主従切換選択手段）
９１  プロセス量設定部
９２  信号切換部
１０１，１０２，・・・，１０ｎ  強制主従切換器
１１１  異常検出部
１１２  異常警報出力部
１１３  警報リセット部
１２１，１２２，・・・，１２ｎ  センサセレクタ
１３１  センサ異常検出部（センサ異常検出手段）
１３２  信号切換部（信号経路切換手段）
Ｅ１，Ｅ２，・・・，Ｅｎ  操作端
【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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【図８】
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【図９】
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