(57)【要約】【課題】簡易かつ短時間で制御ロジックの変更を可能とする監視制御装置を提供する。【解決手段】監視制御装置１０は、収納ケース１７と、収納ケース１７内に固定して設けられて、プラント制御に係るプラント信号を入出力する複数の端子１８を有する端子台２０と、収納ケース１７内に着脱可能に実装されて、制御ロジックの配線部を形成するとともに第１のコネクタ２２及び第２のコネクタ２３を有して、第１のコネクタ２２を第１の接続ケーブル２１を介して端子台２０に接続させて、配線部と端子１８とを電気的に接続させるロジックユニット２４と、収納ケース１７外に設けられ、プラント信号に応じて動作する制御ロジックの動作部を形成するとともに第２の接続ケーブル２６を介して第２のコネクタ２３に接続されて、動作部とロジックユニット２４の配線部とを電気的に接続させる制御用品ユニット３０と、を備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
収納ケースと、
前記収納ケース内に固定して設けられて、プラント制御に係るプラント信号を入出力する複数の端子を有する端子台と、
前記収納ケース内に着脱可能に実装されて、制御ロジックの配線部を形成するとともに第１のコネクタ及び第２のコネクタを有して、第１のコネクタを第１の接続ケーブルを介して前記端子台に接続させて、前記配線部と前記端子とを電気的に接続させるロジックユニットと、
前記収納ケース外に設けられ、前記プラント信号に応じて動作する前記制御ロジックの動作部を形成するとともに第２の接続ケーブルを介して前記第２のコネクタに接続されて、前記動作部と前記ロジックユニットの前記配線部とを電気的に接続させる制御用品ユニットと、を備えることを特徴とする監視制御装置。
【請求項２】
前記ロジックユニットは、前記収納ケース内に新規の前記ロジックユニットが実装されたときに、第３の接続ケーブルを介して新規の前記ロジックユニットにおける前記第１のコネクタに接続させる第３のコネクタをさらに備えて、
新規の前記制御用品ユニットを新規の前記ロジックユニットにおける前記第２のコネクタに接続させることを特徴とする請求項１に記載の監視制御装置。
【請求項３】
前記ロジックユニットの前記配線部は、プリント基板で構成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の監視制御装置。
【請求項４】
前記ロジックユニットの前記配線部は、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）で構成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の監視制御装置。
【請求項５】
前記ロジックユニットは、前記プラント信号に応じて接点をＯＮ／ＯＦＦさせるリレーを有し、
前記収納ケース内に実装され、前記リレーの接点を手動でＯＮ／ＯＦＦ可能なアイソレーションユニットをさらに備えて、
前記第２のコネクタと前記制御用品ユニットとは、前記アイソレーションユニットを経由して接続されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の監視制御装置。
【請求項６】
模擬的に生成した前記プラント信号を前記端子に入力するヒューマンマシンインターフェース（ＨＭＩ）をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の監視制御装置。
【請求項７】
前記端子を介して電力を供給する電源をさらに備えることを特徴する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の監視制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、原子力プラントなどの監視制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力プラントなどの大規模プラントにおける監視制御装置では、単一故障による全体機能への影響回避や、監視制御装置の実現形態の多様性、高い信頼性の観点から、主にリレーを用いたハードワイヤ回路が採用されている。
【０００３】
ハードワイヤ回路は、監視制御装置の本体内に設置される制御用品のハードウェアを配線により物理的に組合せることでシーケンス制御ロジックを構成するものである。
【０００４】
従来の監視制御装置５０の構成を示した図６を用いて、ハードワイヤ回路を簡単に説明する。監視制御装置５０外からプラント信号が、外部ケーブル１５を介して端子台５３に入力される。
【０００５】
制御ロジック基板５２上に設けられた端子台５３は、配線５５を介してプラント信号に応じて動作するリレー５４に接続されている。ハードワイヤ回路では、リレー５４と配線５５は一体で構成され、リレー５４と配線５５の組合せにより様々な制御ロジックを実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２８２３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前述のハードワイヤ回路では、リレーと配線は一体の構成となっているため、制御ロジックの変更が容易ではないという課題があった。
【０００８】
また、原子力プラントにおいて苛酷事故が発生した場合に、高放射線環境かつ照明がないなどの特殊な環境下では、長時間の作業を実施することは困難であり、プラントのインターロック信号のジャンパ、リフト及び制御ロジックの改造を短時間で実施する必要がある。
【０００９】
しかし、従来のハードワイヤ回路を有する監視制御装置では、リレーと配線による一体の構成であるため、制御ロジック見直しや外部入出力信号の追加等の改造があった場合に、即座に対応することはできないという問題があった。
【００１０】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、簡易かつ短時間で制御ロジックの変更を可能とする監視制御装置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】
【００１１】
本発明の実施形態に係る監視制御装置において、収納ケースと、前記収納ケース内に固定して設けられて、プラント制御に係るプラント信号を入出力する複数の端子を有する端子台と、前記収納ケース内に着脱可能に実装されて、制御ロジックの配線部を形成するとともに第１のコネクタ及び第２のコネクタを有して、第１のコネクタを第１の接続ケーブルを介して前記端子台に接続させて、前記配線部と前記端子とを電気的に接続させるロジックユニットと、前記収納ケース外に設けられ、前記プラント信号に応じて動作する前記制御ロジックの動作部を形成するとともに第２の接続ケーブルを介して前記第２のコネクタに接続されて、前記動作部と前記ロジックユニットの前記配線部とを電気的に接続させる制御用品ユニットと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の実施形態により、簡易かつ短時間で制御ロジックの変更を可能とする監視制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る監視制御装置を示す構成図。
【図２】（Ａ）ロジックユニットの構成を示す図、（Ｂ）収納ケース内にロジックユニットを実装する状態を説明する図、（Ｃ）ロジックユニットが有する２つのコネクタに接続ケーブルを差し込んで、端子台、制御用品ユニット及びロジックユニットを接続させる状態を説明する図。
【図３】第１実施形態に係る監視制御装置に適用される制御ロジック部の第１変形例を示す構成図。
【図４】第１実施形態に係る監視制御装置に適用される制御ロジック部の第２変形例を示す構成図。
【図５】第２実施形態に係る監視制御装置を示す構成図。
【図６】従来の監視制御装置の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
以下、本実施形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、第１実施形態に係る監視制御装置１０は、収納ケース１７と、収納ケース１７内に固定して設けられて、プラント制御に係るプラント信号を入出力する複数の端子１８を有する端子台２０と、収納ケース１７内に着脱可能に実装されて、制御ロジックの配線部３１（図２（Ａ）参照）を形成するとともに第１のコネクタ２２及び第２のコネクタ２３を有して、第１のコネクタ２２を第１の接続ケーブル２１を介して端子台２０に接続させて、配線部３１と端子１８とを電気的に接続させるロジックユニット２４と、収納ケース１７外に設けられ、プラント信号に応じて動作する制御ロジックの動作部を形成するとともに第２の接続ケーブル２６を介して第２のコネクタ２３に接続されて、動作部とロジックユニット２４の配線部３１とを電気的に接続させる制御用品ユニット３０と、を備える。
【００１５】
監視制御装置１０は、プラントから送信された温度、流量、圧力等のプロセス信号やプラント機器の開、閉、運転、停止等の状態情報を入力する。そして、これらの信号、情報に基づいて制御ロジック部１６で構成された制御ロジックに基づく制御信号や運転員による操作信号を出力してプラントの運転制御を実行している。
【００１６】
パネル１２は、装置本体１１の内部を隔てるように設置されており、その前面（前面ドア１３側）には各種制御盤やプラント情報を表示する表示機器（図示略）が設置されている。運転員は、前面ドア１３を開いて、制御盤や表示機器を用いてプラントの監視・制御を行う。
【００１７】
外部ケーブル１５は、プラントから送信されるプロセス信号や状態情報の入力、及び制御ロジックに基づく制御信号の出力を行うための伝送ケーブルである。ここでは、外部ケーブル１５を介して入出力されるプラント制御に係る信号をプラント信号と総称する。
【００１８】
なお、外部ケーブル１５には、パネル１２に設置された各種制御盤や表示盤と制御ロジック部１６との間でやり取りされるプラント信号を伝送するケーブル（図示略）も含まれる。
【００１９】
制御ロジック部１６は、プラント制御に係る制御ロジックを構成するものであり、収納ケース１７と、端子台２０と、ロジックユニット２４と、制御用品ユニット３０を備えている。
【００２０】
収納ケース１７は、その内部に端子台２０が固定して設置されており、複数のロジックユニット２４を実装することが可能なスペースを有する筐体である。
【００２１】
収納ケース１７は、装置本体１１側面の設置位置１４に固定される。なお、収納ケース１７の設置箇所は、装置本体１１の側面に限定されるものではなく、装置の背面側でも良く、装置本体１１の形状に応じて保安員の作業を実行しやすい箇所に収納ケース１７を固定する。収納ケース１７は、制御ロジックの変更が生じた場合であっても設計の変更が不要な標準ユニットとする。
【００２２】
端子台２０は、収納ケース１７内に固定して設けられており、外部ケーブル１５を介してプラント信号を入出力する複数の端子１８を備えている。さらに、端子台２０には、端子台コネクタ１９が備えられており、全ての端子１８はこの端子台コネクタ１９に接続されている。端子台２０は、制御ロジックの変更が生じた場合であっても設計の変更が不要な標準ユニットとする。
【００２３】
なお、端子台２０が備える端子台コネクタ１９は１つに限定されるものでは無く、実装されるロジックユニット２４に応じて複数設けても良い。
【００２４】
ロジックユニット２４は、収納ケース１７の内部に挿入されて、ネジなどの固定部材２５を用いて着脱可能に実装される。
【００２５】
ロジックユニット２４は、図２（Ａ）に示されるように、プラント制御に係る制御ロジックの配線部３１を形成している。この配線部３１には、制御ロジックを構成する配線部分のみが形成されており、リレー２８やスイッチなどのプラント信号に応じて動作する動作部分は含まれない。ロジックユニット２４は、制御ロジックの変更が生じた場合に都度設計が必要な非標準ユニットとする。
【００２６】
配線部３１は、物理的に配線が形成されるプリント基板で構成しても良いし、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）で構成しても良い。
【００２７】
ロジックユニット２４は、第１のコネクタ２２及び第２のコネクタ２３を有しており、配線部３１は両コネクタに接続されている。
【００２８】
図１に戻って説明を続ける。
第１の接続ケーブル２１は、プラント信号を伝送する伝送ケーブルであり、両端に雄型のコネクタを有している。一方のコネクタは端子台２０に備えられた端子台コネクタ１９に接続される。他方のコネクタはロジックユニット２４の第１のコネクタ２２に接続される。これにより、ロジックユニット２４の配線部３１と端子１８とが電気的に接続される。
【００２９】
制御用品ユニット３０は、収納ケース１７の外部に設けられ、入力されるプラント信号に応じて接点をＯＮ／ＯＦＦするリレー２８を用いて制御ロジックの動作部を形成する。
【００３０】
制御用品ユニット３０は、ユニットコネクタ２７を備えており、ロジックユニット２４との間でやり取りされるプラント信号はユニットコネクタ２７を介して入出力される。制御用品ユニット３０内では、リレー配線２９を用いて各リレー２８間は接続されている。
【００３１】
制御用品ユニット３０は、制御ロジックの変更が生じた場合であっても設計の変更が不要な標準ユニットとする。
【００３２】
制御用品ユニット３０は、図１では３つのリレー２８で動作部を構成しているが、リレー２８のみで動作部を構成するものに限定されるものでは無く、複数のアナログ機器で構成される監視ユニット、複数のスイッチから構成される操作ユニット、複数のリレー２８、複数の計器、複数のスイッチを組み合わせて構成される監視制御操作ユニット等、監視、制御、操作の用途に応じて構成される。ロジックユニット２４の配線部３１（図２（Ａ）参照）は、制御用品ユニット３０の構成に基づいて設計され配線される。
【００３３】
第２の接続ケーブル２６は、プラント信号を伝送する伝送ケーブルであり、両端に雄型のコネクタを有している。一方のコネクタはロジックユニット２４の第２のコネクタ２３に接続され、他方のコネクタはユニットコネクタ２７に接続される。これにより、動作部とロジックユニット２４の配線部３１とが電気的に接続される。
【００３４】
第１の接続ケーブル２１及び第２の接続ケーブル２６により、端子台２０、ロジックユニット２４、及び制御用品ユニット３０が接続されて、全体で制御ロジックが構成される。
【００３５】
ここで、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）を用いて、制御ロジックを構成する方法を具体的に説明する。
【００３６】
まず、制御用品ユニット３０に対応させて配線部３１が形成されているロジックユニット２４を、収納ケース１７に挿入して実装する（図２（Ｂ））。
【００３７】
そして、図２（Ｃ）に示すように、第１の接続ケーブル２１を用いて、端子台２０の端子台コネクタ１９と第１のコネクタ２２とを接続する。さらに、第２の接続ケーブル２６を用いて、第２のコネクタ２３と制御用品ユニット３０のユニットコネクタ２７とを接続する。これにより、端子台２０、ロジックユニット２４、及び制御用品ユニット３０が接続され、全体で制御ロジックが構成される。
【００３８】
このように、本実施形態では、制御ロジックを構成する要素を、標準ユニットと非標準ユニットとに分離して、すなわち制御ロジックの配線部分を構成するロジックユニット２４を収納ケース１７内に、動作部分を構成する制御用品ユニット３０を収納ケース１７外に別々に配置することで、各ユニット単体での交換が可能となる。
【００３９】
ロジックユニット２４の取り換え作業は、端子１８とリレー２８との間の配線を組み替えるような複雑な作業をすること無く、ロジックユニット２４を収納ケース１７に実装して、ケーブルを抜き差しする作業だけとなる。このため、ロジック変更に係る作業を簡易かつ短時間で行うことができる。
【００４０】
原子力プラントにおいて炉心溶融などの苛酷事故が発生し、制御ロジックの即時の変更、例えば緊急時のインターロック回路を有する別のロジックユニット２４への変更が必要となった場合であっても、作業時間は短時間となるため、作業員の被ばく量を低減することができる。
【００４１】
さらに、ロジックユニット２４の配線部３１を、ＦＰＧＡで構成することで、配線部３１の即座の改造が可能となり、より短時間で監視制御装置１０の制御機能を変更することができる。
【００４２】
図３は、第１実施形態に係る監視制御装置１０に適用される制御ロジック部１６の第１変形例を示している。なお、第１実施形態（図１）と対応する構成及び部分については同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００４３】
アイソレーションユニット３２は、制御用品ユニット３０に備えられたリレー２８の接点を、スイッチ３３を用いた手動操作によりＯＮ／ＯＦＦするものである。スイッチ３３は、各リレー２８に対応して設けられる、
【００４４】
アイソレーションユニット３２は、収納ケース１７内に固定して設置されており、２つのコネクタ３４、３５を備えている。
【００４５】
接続ケーブル３６は、両端に雄型のコネクタを有する伝送ケーブルであり、一方のコネクタはアイソレーションユニット３２のコネクタ３５に接続されており、他方のコネクタは制御用品ユニット３０のユニットコネクタ２７に接続されている。この接続ケーブル３６を介して、アイソレーションユニット３２から出力された操作信号が制御用品ユニット３０に入力されて、リレー２８の接点がＯＮ／ＯＦＦされる。
【００４６】
接続ケーブル３７は、両端に雄型のコネクタを有する伝送ケーブルであり、一方のコネクタはアイソレーションユニット３２のコネクタ３４に接続されており、他方のコネクタはロジックユニット２４における第２のコネクタ２３に接続されている。
【００４７】
このように、接続ケーブル３６、３７により、ロジックユニット２４における第２のコネクタ２３と制御用品ユニット３０とはアイソレーションユニット３２を経由して接続される。
【００４８】
アイソレーションユニット３２によりリレー２８を手動で操作可能とすることで、制御用品ユニット３０の入出力信号をジャンパ、リフトすることが自由にできるため、プラント信号を模擬することや、ポンプ及び弁などを強制的に動かすことができる。
【００４９】
このため、苛酷事故が発生して、ポンプ及び弁などを強制的に動作させる必要ある場合に、信号のジャンパやリフトを、工具などを用いずに、簡易かつ短時間で実施することできる。
【００５０】
図４は、第１実施形態に係る監視制御装置１０に適用される制御ロジック部１６の第２変形例を示す構成図である。
【００５１】
ヒューマンマシンインターフェース３８（ＨＭＩ）は、プラント信号を模擬的に生成して、ＨＭＩケーブルを介して模擬的に生成したプラント信号を端子台２０の端子１８に出力するものである。そして、ＨＭＩ３８は、端子１８を介して、模擬的に生成したプラント信号に基づいて制御ロジック部１６で出力される制御信号を入力する。
【００５２】
ＨＭＩ３８を備えてプラント信号を模擬的に生成することで、制御ロジック部１６の制御動作を簡易に確認することができる。
【００５３】
電源４０は、電源ケーブル４１を介して端子１８に接続されて、ＨＭＩ３８あるいは監視制御装置１０に電力を供給するバッテリである。
【００５４】
苛酷事故環境下において、監視制御装置１０の電力源が喪失する恐れがあるが、このような場合であっても、電源４０を備えることで、収納ケース１７の端子台２０から監視制御装置１０に電力を供給することができる。
【００５５】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係る監視制御装置１０の構成図である。なお、第１実施形態（図１）と対応する構成及び部分については同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００５６】
ここでは、すでに実装されているロジックユニット２４１に加えて新規のロジックユニット２４２を実装する場合について説明する。
【００５７】
ロジックユニット２４１は、第１のコネクタ２２及び第２のコネクタ２３に加えて、第３のコネクタ４２を備えている。
【００５８】
第３のコネクタ４２は、収納ケース１７内に新規のロジックユニット２４２が実装されたときに、第３の接続ケーブル４３を介して新規のロジックユニット２４２における第１のコネクタ２２２に接続される。これにより、ロジックユニット２４１とロジックユニット２４２との配線部３１は電気的に接続される。
【００５９】
そして、ロジックユニット２４２に対応する新規の制御用品ユニット３０２をロジックユニット２４２における第２のコネクタ２３２に接続させる。これにより、異なる２つの制御ロジックが接続されて、全体として１つの制御ロジックが構成される。
【００６０】
第３のコネクタ４２を設けることで、収納ケース１７に既に実装されているロジックユニット２４と追加する新規のロジックユニット２４を数珠つなぎに複数接続させることができる。これにより、大規模かつ複雑な制御ロジックを簡易に構成できる。また。新規の制御用品ユニット３０が追加されるため、監視制御の用途に応じたユニットを追加することができる。
【００６１】
また、第３のコネクタ４２を介して新規のロジックユニット２４を追加することで、監視制御装置１０の電源を落とすことなく制御ロジックの追加が可能となる。
【００６２】
以上述べた各実施形態の監視制御装置によれば、制御ロジックを構成する要素を、標準ユニットと非標準ユニットとに分離して、制御ロジックの配線部分を構成するロジックユニットを収納ケース内に、動作部分を構成する制御用品ユニットを収納ケース外に別々に配置することで、各ユニット単体での交換が可能となり、簡易かつ短時間で制御ロジックの変更を行うことができる。
【００６３】
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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。
【符号の説明】
【００６４】
１０…監視制御装置、１１…装置本体、１２…パネル、１３…前面ドア、１４…収納ケースの設置位置、１５…外部ケーブル、１６…制御ロジック部、１７…収納ケース、１８…端子、１９…端子台コネクタ、２０…端子台、２１…第１の接続ケーブル、２２（２２１，２２２）…第１のコネクタ、２３（２３１，２３２）…第２のコネクタ、２４（２４１，２４２）…ロジックユニット２４、２５…固定部材、２６（２６１，２６２）…第２の接続ケーブル、２７（２７１，２７２）…ユニットコネクタ、２８…リレー、２９（２９１，２９２）…リレー配線、３０（３０１，３０２）…制御用品ユニット、３１…配線部、３２…アイソレーションユニット、３３…スイッチ、３４、３５…コネクタ、３６、３７…接続ケーブル、３８…ＨＭＩ、３９…ＨＭＩケーブル、４０…電源、４１…電源ケーブル、４２…第３のコネクタ、４３…ユニット間ケーブル、５０…監視制御装置、５１…ロジック基板の配置位置、５２…制御ロジック基板、５３…端子、５４…配線、５５…リレー。
【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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