(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２重化されたプロセス信号をサンプリング周期毎に取り込み、２重化のプロセス信号の突変または振り切れを検出してそれぞれの異常を診断する異常診断手段と、２重化のプロセス信号間に予め設定した許容範囲を越えた偏差大を検知する偏差検知手段と、偏差大を検知したとき、制御系を自動制御から手動制御、或いは手動制御から自動制御へ切り替える切替手段を有する制御系自動復旧回路であって、
２重化のプロセス信号間が偏差大の状態において、前記偏差検知手段による偏差大の検知動作中に前記異常診断手段により診断された正常系のプロセス信号をオペレータの手動操作により切替え選択した後は、２重化のプロセス信号間が偏差大であることを条件に、２重化のプロセス信号において、誤って異常側が選択できないように、２重化プロセス信号切替をブロックする診断除外状態とし、同時に、正常系のプロセス信号への切替え操作が完了したことを検知したとき、制御系自動復旧指令を出力する自動復旧手段を具備し、前記自動復旧手段の出力する制御系復旧指令により前記切替手段を切替えて自動的に制御系を手動制御から自動制御へ切り替えることを特徴とする制御系自動復旧回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラントの制御装置における２重化プロセス信号の正常系選択回路に係わり、特に、２重化プロセス信号間に偏差が発生し、制御系を自動制御から手動制御に切り替えた場合、正常系を選択後は自動的に制御系を自動制御に復旧する制御系自動復旧回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラントの制御装置において、プラントの自動制御や監視を行うために、多くのプロセス信号（温度・圧力・流量等）を制御装置に入力している。最近の制御装置においては、ディジタル化が進んだことにより、プロセス信号の異常診断を容易に行える様になってきた。これにより、制御装置に入力するプロセス信号について、その信号の突変または振り切れを検出することにより、異常と診断している回路を設置している例が多い。
また、入力されたプロセス信号において、使用先の制御回路の重要度が高い場合、同一信号の計装を２重化し、信頼性の高いプロセス信号を制御回路に使用する工夫がされている。
従来の、２重化プロセス信号を使用した制御回路を図３に示す。図３において２重化されたプロセス信号１、２は制御装置内に演算周期ごとにディジタル変換されて取り込まれる。取り込まれた信号に対して、異常診断回路３、４は信号の振り切れ及び突変の有無を判定する。また、モニタリレー５は、異常診断回路３、４により異常と判定できないプロセス信号がゆるやかに変化する異常状態を検知する。プロセス信号１と２の偏差が予め設定した許容範囲を越えた場合には異常と判定する。
自動制御中に発生する２重化プロセス信号の異常状態は、３つに大別できる。１つは、プロセス信号の片系が異常診断回路３、４により異常と判定された場合であり、この場合の対応は、正常系側の信号をバンプレス切替器６により自動的に選択し、制御を断続する。２つは、プロセス信号の両系共が異常診断回路３、４により異常と判定された場合であり、この場合の対応は、プロセス信号による制御を中断し、操作端の制御を速やかに手動制御に移行する。３つは、プロセス信号１と２の偏差がモニタリレー５により偏差大と判定された場合であり、この場合は正常系がどちらであるかが判別できない為、プロセス信号による自動制御を１度中断し、操作端の制御を保持させたのち、正常系を判断及び選択した後、速やかに自動制御に復旧する。
これら３つの異常診断時の処理フローを図４に示す。特に、プロセス信号偏差大が発生した場合は、正常な系を選択し、速やかに自動制御に移行する必要がある為、手順通りに各操作を処理することになる。
図４において、操作手順を説明する。プロセス信号偏差大となったことにより、制御系は自動的に手動制御に切り替わる。操作の第１ステップは、この時点でのプラントの状況、プロセス信号の値を元に、２重化されているプロセス信号のいずれが正常かを判断し、ＣＲＴの操作ボタン（以降、ＣＲＴと略す。）により正常系を選択する。第２ステップは、偏差大の状況は引き続き継続しているので、この診断回路を除外する為に、ＣＲＴにより「診断除外」操作をする。第３ステップは、偏差大時に、制御系を手動に切り替え、かつ、警報を出力する為に偏差大を保持していた信号をＣＲＴの「異常リセット」操作により、リセットする。ここまで操作したことにより、偏差大状態が継続していても、制御系を自動制御に復旧できる状態となる。第４ステップは、正常系側プロセス信号に切り替えが完了したことを確認し、ＣＲＴの「自動」操作により、制御系を自動制御に復旧する。
上記に述べたプロセス信号に関する異常診断装置において、異常診断の仕組に対する参考関連公知技術は、特開昭５９−１１６８１１号公報、特開昭５４−１１８８７９号公報に記載され、また、２重化プロセス信号の故障検出に対する参考関連公知技術は、特開昭５８−１２４５２号公報に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
２重化されたプロセス信号が偏差大になった場合、２重化のメリットを最大限に活用する為には、偏差大が継続している状態でも、正常なプロセス信号による自動制御に速やかに復旧する必要がある。
しかし、上記従来の技術では、偏差大時に正常系を選択したのち、決められた手順で誤りなく操作する必要があるため、運転員の操作負担が大きく、それにより、ヒューマンエラーの要因になるという問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、２重化プロセス信号が偏差大時に正常系のプロセス信号が選択された後の自動制御への復旧操作を自動的に処理し、運転員の操作負担及びヒューマンエラーを低減することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、２重化のプロセス信号間に予め設定した許容範囲を越えた偏差大を検知したとき、制御系を自動制御から手動制御、或いは手動制御から自動制御へ切り替える制御系自動復旧回路であって、
２重化のプロセス信号間が偏差大の状態において、偏差検知手段による偏差大の検知動作中に異常診断手段により診断された正常系のプロセス信号をオペレータの手動操作により切替え選択した後は、２重化のプロセス信号間が偏差大であることを条件に、２重化のプロセス信号において、誤って異常側が選択できないように、２重化プロセス信号切替をブロックする診断除外状態とし、同時に、正常系のプロセス信号への切替え操作が完了したことを検知したとき、制御系自動復旧指令を出力する自動復旧手段を具備し、この自動復旧手段の出力する制御系復旧指令により切替手段を切替えて自動的に制御系を手動制御から自動制御へ切り替えることによって、解決される。
【０００６】
本発明は、２重化プロセス信号が偏差大時に、正常系を選択するまでの間、一旦制御系を手動制御とした後、正常系プロセス信号の選択後に自動制御へ復旧する操作の自動化を図ることにより、プラントの自動制御運転への復旧を速やかに誤りなく実行することを可能とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１、図２は、本発明の一実施形態を示す制御系自動復旧回路である。図１は、２重化プロセス信号を使用した制御回路である。図１において、プロセス信号１とプロセス信号２は、バンプレス切替器６により正常な信号を選択する。バンプレス切替器６は、１選択信号１４がＯＮ時、プロセス信号１側を選択し、１選択信号１４がＯＦＦ時、プロセス信号２側を選択する。選択されたプロセス信号と制御の設定信号発生器７との偏差を差分器８によって演算する。演算された制御偏差信号はＰＩ（比例＋積分）演算器９に入力され、偏差信号によるＰＩ演算の出力が制御信号Ａとなる。
また、手動設定器１１は、ＣＲＴ操作画面の手動の増／減操作に見合った手動信号Ｈを出力する。手動設定器１１は操作員の増操作、減操作に対応した信号によってのみ出力が演算される為、プロセス信号には影響されない信号である。
制御信号Ａと手動信号Ｈは自動／手動信号切替器１０により、どちらかが選択されて操作信号１２となり、操作端を制御する。信号切替器１０は、自動信号１３がＯＮの場合に制御信号Ａ側を選択し、自動信号１３がＯＦＦの場合に手動信号Ｈ側を選択する。自動信号１３は、操作員がＣＲＴ操作画面の自動１９を操作した場合にフリップフロップ２１をＯＮし、以後手動２０を操作してフリップフロップ２１をリセットするまでＯＮを保持する。尚、信号異常１５の条件がＯＮした場合もフリップフロップ２１をリセットすることにより、自動信号１３をＯＦＦ状態とする。この結果、自動信号１３がＯＮ時には、プロセス信号をフィードバック信号として制御する自動制御信号が操作指令となり、自動信号１３がＯＦＦ時には手動設定器による手動信号が操作指令となる。
【０００８】
ここで、図１の制御回路において、プロセス信号の異常診断は異常診断回路３、４により検出する場合とモニタリレー５により検出する場合がある。
プロセス信号は、制御装置内に演算周期ごとに、ディジタル変換されて取り込まれる。取り込まれた信号に対して、異常診断回路３、４は、信号の振り切れ及び突変の有無を判定し、これを検知した場合は、プロセス信号に異常があったとして信号診断異常１６、１７がＯＮする。また、プロセス信号１と２の偏差が予め設定した許容範囲を越えた場合には、モニタリレー５が異常と判定して、信号偏差大１８をＯＮする。
【０００９】
以上、説明した２重化プロセス信号を使用した制御回路において、プロセス信号異常時に、操作端が異常の影響を受けない為のインターロック回路を図２に示す。尚、図中、破線によって囲んだ箇所が偏差大時の自動復旧の為に具備した本実施形態の回路である。
まず、ＣＲＴ操作画面におけるプロセス信号１選択１ａ，プロセス信号２選択２ａ，診断除外３ａ，診断使用４ａ，異常リセット５ａは、それぞれＣＲＴによって操作したときにＯＮする信号であり、１信号診断異常１６，２信号診断異常１７は、図１の１信号診断異常１６，２信号診断異常１７の信号がＯＮ、すなわち、異常診断回路３，４で異常と判定された場合にＯＮし、信号偏差大１８は、図１の信号偏差大１８の信号がＯＮ、すなわち、偏差大モニタリレー５が偏差大と判定した場合にＯＮする信号である。
フリップフロップ９ａは、１信号診断異常１６がＯＦＦ状態で、１選択１ａまたは２信号診断異常１７がＯＮでセットし、２信号診断異常１７がＯＦＦ状態で、２選択２ａまたは１信号診断異常１６がＯＮでリセットする。すなわち、フリップフロップ９ａの出力信号である１選択信号１４は、手動にて１系側を選択した場合、もしくは２系側のみ異常の場合に自動的にＯＮし、逆に手動にて２系側を選択した場合、もしくは１系側のみ異常の場合に自動的にＯＦＦとなる。この１選択信号１４は、図１のバンプレス切替器６の切り替え条件である為、正常な信号への切り替えをバンプレスに行う。
次に、フリップフロップ１１ａは、１信号診断異常１６、２信号診断異常１７共にＯＦＦ（両系正常）またはいずれかＯＦＦ状態において、信号偏差大１８がＯＮした場合にセットし、異常リセット５ａの操作ＯＮによりリセットする。
信号異常１５は、フリップフロップ１１ａの出力信号と１、２両系信号診断異常１６のいずれかが成立したとき、ＯＮする。この信号異常１５を図１のフリップフロップ２１のリセット信号とすることより、自動１３がＯＦＦとなり、自動／手動切替器１０は手動信号Ｈを選択する。尚、これにより、操作信号１２は、手動設定器１１からの出力信号により操作されるが、手動設定器１１の増／減操作をしない限りは、切り替えた時点の信号を保持することになる。
【００１０】
図２の信号偏差大１８がＯＮしたことにより、信号異常１５がＯＮとなった場合は、プロセス信号１、２いずれが正常かを速やかに判断し、正常系を選択したのち、信号異常１５をＯＦＦ状態にして、制御系を自動制御に復旧する必要がある。この復旧操作を自動にて処理する回路を以下に説明する。
フリップフロップ１０ａは、診断除外３ａの操作、または、切替え検出器１８ａからの信号２０ａでセットし、診断使用４ａの操作でリセットする。
偏差大発生後に選択側が異常と判定された場合には、正常系を１選択１ａ、２選択２ａで選択する。正常系が選択されると、切替え検出器１８ａにより、信号の変化状態（１⇔０）をとらえて、ワンショット（数秒間）ＯＮする信号を発生する。この信号と、偏差大時にセットされている偏差大１９ａの論理積にて、診断除外時セットするフリップフロップ１０ａを自動的にセットする。フリップフロップ１０ａの出力信号がＯＮすると、信号２２ａがＯＦＦとなり、フリップフロップ９ａのセット、リセット条件が成立できない状態となる。これは偏差大状態中に、誤って異常側を選択できない様にするためのものである。また、同様に信号２２ａがＯＦＦすることにより、フリップフロップ１１ａのセット信号１４ａもＯＦＦとなり、異常リセット５ａのリセット条件成立により、偏差大状態が継続していても、偏差大による信号異常１５をＯＦＦすることが可能となる。また、フリップフロップ１０ａがセットされると、タイマー２１ａにより数秒経過後に、フリップフロップ１１ａを自動的にリセットする。この結果、信号異常１５がＯＦＦとなり、制御系は自動復旧可能状態となる。
次に、タイマー２１ａの出力信号と、偏差大状態が継続していることを確認する信号１７ａ、及び、信号切替え時に異常信号から正常信号に切替え操作が完了した事を検出したことによりＯＮする切替え完了２２信号の３つの信号が成立すると、ワンショット（数秒間）自動復旧指令２３がＯＮする。これにより、図１のフリップフロップ２１が自動的にセットされ、制御系は手動制御から自動制御に自動的に切り替わり、操作が完了する。
尚、偏差大発生時に選択されていた信号が正常系であった場合は、選択する必要がない為、正常系を選択した事による切り替え検出回路１８ａが動作することがない。この場合、診断除外３ａを手動にて選択する。これにより、その後の動作は、正常系を選択して切り替え検出回路１８ａからの信号２０ａがＯＮした場合と同様、自動的に自動制御へ復旧する。
【００１１】
ここで、図５に、本実施形態が偏差大時の自動復旧の為に具備した回路（図２の破線によって囲んだ箇所）の主要部を制御系自動復旧回路（破線内）として示す。
２重化のプロセス信号１、２がモニタリレー５により偏差大と診断されると、偏差大信号１８のＯＮによりフリップフロップ１１ａはセット、２１はリセットされ、自動的に手動制御に切り替わる（図中▲１▼状態）。
その後、偏差大状態中に正常系選択回路（フリップフロップ９ａ）により正常系（図中１選択１ａとする。）を選択すると、バンプレス切替器６により正常側のプロセス信号１を選択する。そして、この正常側のプロセス信号１を切替検出回路１８ａにより検出し、２重化のプロセス信号間が偏差大であることを条件に切替検出回路１８ａからの信号２０ａをＯＮにし、以降の異常診断除外１０ａの操作、偏差大信号リセット１１ａの操作を自動的に実施し、同時に、選択信号が切り替わったことを切替完了検出回路２２により検知し、制御系自動復旧指令２３をＯＮにする。これにより、フリップフロップ２１がセットされて出力がＯＮし、自動的に制御系が手動制御から自動制御へ切り替わる（図中▲２▼状態）。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、２重化プロセス信号偏差大時、一旦手動制御に切り替えた制御系を正常系判断後に、自動的に自動制御へ復旧することができる。この結果、従来運転員が手動にて対応していた煩わしい手順が必要なくなり、プラントの自動制御運転の移行を誤りなく速やかに実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す制御系自動復旧回路
【図２】本発明の一実施形態を示す制御系自動復旧回路
【図３】従来の２重化信号切替え回路
【図４】従来の異常診断時の処理フロー
【図５】本発明の一実施形態による制御系自動復旧回路の主要部
【符号の説明】
５：モニタリレー、６：パンプレス切替器、７：設定信号発生器、８：差分器、９：比例＋積分器、１０：自動／手動切り替え器、１１：手動設定器、２１：フリップフロップ回路
９ａ，１０ａ，１１ａ：フリップフロップ回路、１８ａ：切替え検出器、２１ａ：タイマー
【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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