JP3070814B2 - Multiplexing control device and control output determination method thereof - Google Patents
Multiplexing control device and control output determination method thereofInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は多重化制御装置に係り、
特に制御指令を高信頼に決定する方法と装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multiplex control device,
In particular, the present invention relates to a method and an apparatus for determining a control command with high reliability.
【0002】[0002]
【従来の技術】高い信頼性が要求される制御系に適用さ
れる制御装置は、プロセスの計測から制御装置までを2
重化あるいは3重化などの多重化構成とし、各制御装置
から出力される複数の制御信号を基に、多数決論理や中
間値選択論理などによって、制御対象への出力信号を決
定している。このような例として、特開昭62−540
2号公報に記載のものなどが知られている。2. Description of the Related Art A control device applied to a control system requiring high reliability has two steps from a process measurement to a control device.
A multiplexing configuration such as multiplexing or triplexing is used, and based on a plurality of control signals output from each control device, an output signal to a control target is determined by majority logic, intermediate value selection logic, or the like. As such an example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-540
No. 2 is known.
【0003】制御対象へ出力する制御信号の決定に際し
ては、個々の制御装置のみで行われる自己診断と、多重
化された制御装置間で制御信号を交換して各2信号間の
偏差値をチエックし、異常な制御信号を除外する相互診
断が行なわれている。In determining a control signal to be output to a control target, a self-diagnosis is performed only by each control device, and a control signal is exchanged between multiplexed control devices to check a deviation value between each two signals. However, mutual diagnosis for eliminating abnormal control signals is performed.
【0004】通常の多重化制御装置におけるシステム
は、構成の容易さから各制御装置を非同期で運転するも
のが多く、サンプリング周期(制御周期でもある)は同
じでも、その実行タイミングにずれ(位相差)を生じ
る。このため、ずれの間に生じるプロセス変化や計器ド
リフト等によって、同じ測定対象でも制御装置に取り込
まれる計測値は同値とならず、これが制御信号間に偏差
を生じる原因となっている。Many systems in a normal multiplexing control device operate each control device asynchronously because of the simplicity of the configuration. Even if the sampling cycle (also the control cycle) is the same, the execution timing is shifted (phase difference). ). For this reason, due to a process change or an instrument drift that occurs during the deviation, the measurement value taken into the control device does not become the same value even for the same measurement target, which causes a deviation between the control signals.
【0005】従って、制御信号の偏差チエックによる相
互診断では、予め許容範囲が設定され、通常の制御信号
間の偏差値は正常とみなしている。この許容範囲は、制
御出力が急変するような制御対象等では、大きくとる必
要がある。Therefore, in the mutual diagnosis based on the deviation check of the control signal, an allowable range is set in advance, and the deviation value between the normal control signals is regarded as normal. This permissible range needs to be large for a controlled object or the like in which the control output changes suddenly.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の多重化制御装置
で、偏差値のチエックによる相互診断は、2組以上の偏
差値が許容範囲を超えたときに、初めて異常信号の特定
が可能になる。このため診断までに時間がかかり、この
間は異常信号を含んだ不正確な制御出力信号で制御対象
が制御される。そのうえ、異常信号を除外した正常な制
御信号による制御指令の決定時に、外乱となる不連続な
ステップ変化を生じるなど、制御の信頼性と安定性を損
なう問題点があった。In the conventional multiplexing control apparatus, the mutual diagnosis based on the check of the deviation value makes it possible to specify an abnormal signal only when two or more sets of deviation values exceed an allowable range. . For this reason, it takes time until diagnosis, and during this time, the control target is controlled by an incorrect control output signal including an abnormal signal. In addition, when a control command is determined based on a normal control signal excluding an abnormal signal, there is a problem that the reliability and stability of control are impaired, for example, a discontinuous step change that causes disturbance occurs.
【0007】また、多重化制御装置が同期運転される場
合であっても、アナログ入力(AI)カードのメモリに
故障を生じた場合等は、制御信号は一定状態を続ける。
しかし、自己診断が困難なため、偏差値チエックによる
異常の検出までには時間がかり、このような場合にも上
記問題を引き起こす。[0007] Even when the multiplexing control device is operated synchronously, the control signal continues to be constant when a failure occurs in the memory of the analog input (AI) card.
However, since self-diagnosis is difficult, it takes time to detect an abnormality based on the deviation value check. In such a case, the above problem also occurs.
【0008】本発明の目的は、多重化制御装置の制御指
令を安定かつ高精度に決定する方法を提供することにあ
る。An object of the present invention is to provide a method for stably and accurately determining a control command of a multiplex control device.
【0009】本発明の他の目的は、システム構成が容易
で安価な非同期の多重化制御装置に、信頼性と安定性を
保証する診断装置を具備させることにある。It is another object of the present invention to provide a low-cost asynchronous multiplexing control device having a simple system configuration with a diagnostic device for ensuring reliability and stability.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、複数の
制御装置による各々の制御信号を相互に診断しながら、
制御対象への制御指令を決定する多重化制御装置の制御
出力決定方法において、前記制御信号各々の変化率とそ
の変化率相互の変化率差を求め、前記変化率差が予め設
定されている所定の許容値内にあるか否かの変化率診断
を行い、前記許容値内にある変化率差に対応する正常な
制御信号を選択して前記制御指令を決定することにより
達成される。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to mutually diagnose each control signal by a plurality of control devices,
In a control output determination method of a multiplexing control device for determining a control command to a control object, a change rate of each of the control signals and a change rate difference between the change rates are obtained, and the change rate difference is set to a predetermined value. This is achieved by performing a change rate diagnosis as to whether the change rate is within the allowable value, and selecting a normal control signal corresponding to the change rate difference within the allowable value to determine the control command.
【0011】[0011]
【作用】本発明による前記変化率差は、従来の信号偏差
に比べその変化が早期に顕著となる。従って、個々の制
御装置による制御信号に異常のあるとき、その早期な検
出と除外が可能になるので、正常な制御信号による制御
を継続できる。According to the present invention, the change rate difference becomes remarkable earlier in comparison with the conventional signal deviation. Therefore, when there is an abnormality in a control signal from each control device, it is possible to detect and eliminate the abnormality at an early stage, and control with a normal control signal can be continued.
【0012】この結果、異常信号を含んだ不正確な制御
指令の出力や切り換え時の外乱発生を防止でき、多重化
制御装置における高精度で安定な制御が実現できる。As a result, it is possible to prevent the output of an inaccurate control command including an abnormal signal and the occurrence of disturbance at the time of switching, and to realize highly accurate and stable control in the multiplexing control device.
【0013】[0013]
【実施例】図2は、本発明の多重化制御装置を適用した
プロセス制御システムの構成図である。同図の多重化制
御装置2は、制御装置2−1,2−2及び2−3を伝送
線1で接続する三重系に構成されている。多重化制御装
置2はプロセス入出力装置(PI/O)3(3−1〜3
−3)を介して、目標値設定器7からの目標値と計測器
9−1〜9−3による制御対象8の実測値を取り込む一
方、制御指令信号Uをプロセス9に出力する。FIG. 2 is a block diagram of a process control system to which the multiplexing control device of the present invention is applied. The multiplexing control device 2 of FIG. 1 is configured in a triple system in which the control devices 2-1, 2-2, and 2-3 are connected by a transmission line 1. The multiplexing control device 2 includes a process input / output device (PI / O) 3 (3-1 to 3).
The control command signal U is output to the process 9 while the target value from the target value setting device 7 and the actually measured value of the control target 8 by the measuring devices 9-1 to 9-3 are taken in through (-3).
【0014】制御装置2−1,2−2及び2−3は、対
応する計測器からの実測値と目標値の偏差に応じて制御
出力を演算する制御演算部4と、各々の制御出力を伝送
線1を経由して交換する伝送制御部5と、自己の制御出
力と他の制御出力を比較して相互診断を行い、正常な制
御信号に基づく制御指令信号Uを決定する相互診断部6
を備えている。一般には、図示していない自己診断機能
も備えている。The control devices 2-1, 2-2, and 2-3 have a control operation unit 4 for calculating a control output in accordance with a deviation between an actual measurement value from a corresponding measuring instrument and a target value. A transmission control unit 5 that exchanges via the transmission line 1 and a mutual diagnosis unit 6 that compares its own control output with other control outputs to perform mutual diagnosis and determine a control command signal U based on a normal control signal.
It has. Generally, a self-diagnosis function (not shown) is also provided.
【0015】図1は本発明の一実施例で、制御装置2−
1の詳細を説明する機能ブロック図である。なお、制御
装置2−2、2−3も同様に構成される。同図で相互診
断部6は、制御信号相互の変化率チエックを行う変化率
チエック部61、制御信号相互の偏差チエックを行う偏
差チェック部62、異常信号を除外する除外信号選択部
63及び制御指令信号の決定と出力を行う制御指令出力
部64からなる。FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a functional block diagram illustrating details of a first example. The control devices 2-2 and 2-3 have the same configuration. In the figure, a mutual diagnosis unit 6 includes a change rate check unit 61 for performing a change rate check between control signals, a deviation check unit 62 for performing a deviation check between control signals, an exclusion signal selection unit 63 for excluding an abnormal signal, and a control command. The control command output unit 64 determines and outputs a signal.
【0016】変化率チェック部61は、制御演算部4で
求めた制御出力信号U1と、伝送処理部5から取り込ん
だ他の制御装置2−2及び2−3の制御出力信号U2、
U3を入力される。変化率チェック部61は、制御信号
U1、U2及びU3の過去の制御信号を記憶していて、
これら過去の値と今回値による変化率Gを求める。変化
率の演算は(数1)に示す簡略化した最小自乗法による
が、平均勾配法などによっても可能である。The rate-of-change check unit 61 includes a control output signal U1 obtained by the control operation unit 4 and a control output signal U2 of the other control devices 2-2 and 2-3 fetched from the transmission processing unit 5.
U3 is input. The change rate check unit 61 stores past control signals of the control signals U1, U2, and U3,
The change rate G based on these past values and the present values is obtained. The calculation of the change rate is based on the simplified least squares method shown in (Equation 1), but can also be performed by the average gradient method or the like.
【0017】[0017]
【数1】Gi=(Uij*20+Uij-1*10−Uij-2*
10−Uij-3*20)/T ここで、T:サンプリング周期 i=3:制御装置2−1〜3の番号 j:現時点サンプリング さらに、各制御装置の変化率G1とG2の変化率差X
1、G2とG3の変化率差X2、G3とG1の変化率差
X3が(数2)より求め、これら変化率差X1〜3が予
め定められる許容値α1以下であるか否か診断する。Gi = (U ij * 20 + U ij-1 * 10−U ij-2 *
10-U ij-3 * 20) / T Here, T: sampling period i = 3: number of the control device 2-1 to j: current sampling Further, a change rate difference between the change rates G1 and G2 of each control apparatus. X
1, G2 and the change rate difference X2 of G3, G3 and the change rate difference X3 of G1 is obtained from equation (2), these rate of change difference X1~3 to diagnose whether the allowable value alpha 1 below be predetermined .
【0018】[0018]
【数2】X1=G1−G2 X2=G2−G3 X3=G3−G1 この結果、各変化率差X1〜X3が全て許容値α1以下
の場合は、各制御出力信号U1〜U3は全て正常、全て
許容値α1以上の場合は全て異常と診断される。変化率
偏差X1のみが許容値α1を超えている場合は、U1ま
たはU2のいずれかに異常の疑いがあり、さらに、X3
が許容値を超えるとU1の異常と診断される。[Number 2] X1 = G1-G2 X2 = G2 -G3 X3 = G3-G1 Consequently, if the rate of change difference X1~X3 are all allowable value alpha 1 below, all the normal each control output signal U1~U3 , in the case of all allowable value alpha 1 or more are diagnosed every abnormal. If only the change rate deviation X1 exceeds the allowable value alpha 1, there is abnormal doubt either U1 or U2, further, X3
Is larger than the allowable value, it is diagnosed that U1 is abnormal.
【0019】なお、上記例による変化率は制御演算部4
で求め、伝送手段5を介して変化率をやり取りするよう
にしてもよい。The rate of change according to the above example is calculated by the control
And the rate of change may be exchanged via the transmission means 5.
【0020】図3に、変化率チェック部61の診断処理
フロ−を示す。入力される各制御装置の制御信号U1,
U2,U3各々について、変化率G1,G2,G3を求
め、更にG1とG2,G2とG3,G3とG1の変化率
差X1,X2,X3を算出する(S101)。FIG. 3 shows a flow of a diagnosis process of the change rate check section 61. The control signals U1,
For each of U2 and U3, the change rates G1, G2, and G3 are obtained, and further, the change rate differences X1, X2, and X3 between G1, G2, G2, and G3, and G3 are calculated (S101).
【0021】次に、X1,X3が許容値α1以上で、X
2がα1以下かチエックする(S102)。YESであ
れば、信号U1に対応する変化率異常フラッグYG1を1
とする(S106)。S102がNOであれば、X1,
X2が許容値α1以上でX3がα1以下かチエックする
(S103)。YESであれば、信号U2に対応する変
化率異常フラッグYG2を1とする(S107)。S10
3がNOであれば、X2,X3が許容値α1以上でX1
がα1以下かチエックする(S104)。YESであれ
ば、信号U3に対応するフラッグYG3を1とする(S1
08)。S104がNOであれば、X1,X2,X3が
許容値α1以上かチエックする(S105)。その結果
がYESであれば、YG1〜YG3を全て1とする(S10
9)。S105がNOであれば、YG1〜YG3を全て0と
する(S110)。Next, at X1, X3 is allowable value alpha 1 or more, X
2 alpha 1 below or check (S102). If YES, the change rate abnormality flag YG 1 corresponding to the signal U1 1
(S106). If S102 is NO, X1,
X2 is allowable value alpha 1 or more X3 is alpha 1 below or check (S103). If YES, the change rate abnormality flag YG 2 corresponding to the signal U2 to 1 (S107). S10
If 3 is a NO, X1 in X2, X3 allowable value alpha 1 or more
There α 1 below or check (S104). If YES, the flags YG 3 corresponding to the signal U3 and 1 (S1
08). S104 is if NO, X1, X2, X3 is checked whether the allowable value alpha 1 or more (S105). As result is YES, and all YG 1 ~YG 3 1 (S10
9). S105 is equal NO, the and all YG 1 ~YG 3 0 (S110) .
【0022】ステップS110は、G1〜G3の全てが
正常か又は、許容値α1以上の変化率差Xが1つで、異
常信号が特定できない状態である。後者の場合は、オー
バーした変化率差に無関係な信号、例えばX1>α1の
場合は信号G3を、正常信号と判定し、後述する制御指
令の決定を行う方法もある。この方法によれば、多重度
は低下するが、異常検出はさらに早まるので、4重、5
重の多重化等では有利である。[0022] Step S110, all G1~G3 is or normal or, one allowable value alpha 1 or more change rate difference X is a state in which the abnormal signal can not be identified. In the latter case, unrelated signal to the change rate difference was over, in the case of example X1> alpha 1 signal G3, and determined to be normal signal, there is a method of the determination of the control command to be described later. According to this method, the multiplicity is reduced, but the abnormality detection is further accelerated.
This is advantageous for double multiplexing and the like.
【0023】偏差チェック部62は、制御信号U1とU
2,U2とU3,U3とU1の偏差値△U1,△U2,
△U3を求め、各偏差の絶対値が予め定められている許
容値α2の範囲内にあるか否かチェックする。図4に、
偏差チェック部62の診断処理フローを示す。制御信号
U1〜U3の異常判定と偏差異常フラッグYD1〜YD3の
設定は、変化率チエック部61の場合と同様に行われ
る。The deviation check unit 62 controls the control signals U1 and U1.
2, deviation values of U2 and U3, U3 and U1 △ U1, △ U2,
△ U3 asking whether to check in the range absolute value of tolerance alpha 2 which is predetermined for each deviation. In FIG.
6 shows a diagnosis processing flow of the deviation check unit 62. Abnormality setting the deviation abnormality flag YD 1 ~YD 3 control signal U1~U3 is performed as in the case of change rate check unit 61.
【0024】図5に、異常な制御信号を除外する除外信
号選択部63の処理フローを示す。制御信号U1〜U3
の異常時の変化は、信号偏差より変化率差の方が早く、
通常は1/5〜1/10ていどの期間で顕在化する。従
って除外信号選択部63は、変化率チエック部61の結
果について行い、その結果に異常が見られないときにバ
ックアップとして、偏差チエック部62の結果が参照さ
れる。FIG. 5 shows a processing flow of the exclusion signal selecting section 63 for excluding an abnormal control signal. Control signals U1 to U3
The change at the time of abnormality is faster in the change rate difference than the signal deviation,
Usually, it becomes 1/5 to 1/10 and becomes apparent in any period. Therefore, the exclusion signal selection unit 63 performs the process on the result of the change rate check unit 61, and refers to the result of the deviation check unit 62 as a backup when no abnormality is found in the result.
【0025】まず、変化率チエック部61からの変化率
異常フラッグYG1〜YG3の全てが”0”かを判定する
(S301)。NOであれば、YGi=1の信号Uiに対
し、除外フラッグYEiを”1”とし、他を”0”とす
る。First, it is determined whether or not all of the change rate abnormality flags YG 1 to YG 3 from the change rate check section 61 are “0” (S301). If NO, the exclusion flag YEi is set to "1" and the others are set to "0" for the signal Ui of YGi = 1.
【0026】ステップS301でYG1〜YG3の全てが”
0”のときは、偏差チエック部62からの偏差異常フラ
ッグYDiが参照され、YD1〜YD3の全てが”0”か判定
する(s303)。YESであれば、除外フラッグYE1
〜YE3の全てを”0”とする(S305)。ステップS
303がNOであれば、YDi=1の信号Uiに対し、除
外フラッグYEiを”1”とし、他を”0”とする(s3
04)。[0026] all of YG 1 ~YG 3 in step S301 is "
"When the deviation abnormality flag YDi from deviation check portion 62 is referenced, YD 1 all ~YD 3 is" 0 If determined whether 0 "(s303) a .YES, exclusion flag YE 1
YYE 3 are all set to “0” (S305). Step S
If 303 is NO, the exclusion flag YEi is set to "1" and the others are set to "0" for the signal Ui of YDi = 1 (s3
04).
【0027】なお、相互診断部6が、バックアップであ
る偏差チエック部62を省略し、変化率チエック部61
だけの場合は、除外信号選択部63を省略し、変化率異
常フラッグYGiをそのまま除外フラッグとする。反対
に、変化率チェックとの組合せは、偏差チエックに限ら
ない。例えば、自己診断と組み合わせることも可能であ
る。It should be noted that the mutual diagnosis section 6 omits the backup check section 62 and provides the change rate check section 61.
In this case, the exclusion signal selection unit 63 is omitted, and the change rate abnormality flag YGi is used as the exclusion flag. Conversely, the combination with the change rate check is not limited to the deviation check. For example, it can be combined with self-diagnosis.
【0028】図6は、制御指令出力部64の処理フロ−
を示す。まず、信号除外フラグが全て”1”かの判定を
行う(S401)。全て”1”の場合はS404に移
り、信号除外フラグが全て”0”の場合と同様に、制御
信号G1〜G3の中間値を選択する。あるいは最大値/
最小値の選択であってもよい。なお、最大値が選択され
る場合、その最大値は設定されている上限値以下とな
る。同様に、最小値が選択される場合、その最小値は設
定されている下限値以下となる。 FIG. 6 shows a processing flow of the control command output unit 64.
Is shown. First, it is determined whether all the signal exclusion flags are “1” (S401). If all are “1”, the process moves to S404, and an intermediate value of the control signals G1 to G3 is selected as in the case where all the signal exclusion flags are “0”. Or the maximum value /
The selection of the minimum value may be performed. Note that the maximum value is selected
The maximum value is less than the set upper limit.
You. Similarly, if a minimum is selected, the minimum is set.
It is below the specified lower limit.
【0029】ステップS401でNOであれば、信号除
外フラッグ”1”が2つあるかチエックし(S40
2)、YESであれば、信号除外フラグYEi=0に対応
するGiを制御指令信号に選択する。一方、NOであれ
ば、信号除外フラッグ”1”が1つあるかチエックし
(S403)、YESであれば、信号除外フラグYEi=
0に対応する2つの制御信号Uiの平均値を求めて制御
指令信号とする。この場合、平均値によらず、最大値
(上限値)/最小値(下限値)の選択であってもよい。If NO in step S401, it is checked whether there are two signal exclusion flags "1" (S40).
2) If YES, Gi corresponding to the signal exclusion flag YEi = 0 is selected as the control command signal. On the other hand, if NO, it is checked whether there is one signal exclusion flag "1" (S403). If YES, the signal exclusion flag YEi =
An average value of the two control signals Ui corresponding to 0 is obtained as a control command signal. In this case, the maximum value (upper limit value) / minimum value (lower limit value) may be selected regardless of the average value.
【0030】このように、本実施例では制御信号が全て
正常な場合はそれらの中間値を制御指令信号とする。一
方、信号除外フラグが”1”の制御信号がある場合はそ
れを除外し、正常な制御信号のみで平均値、最大値また
は最小値を求めて制御指令信号とする。また、信号除外
フラグが全て”1”の場合は、上記S404の選択によ
り全て正常な場合と同様に中間値を制御指令信号とす
る。これは、多重化された制御装置が全て同時に異常と
なることは現実には皆無といえるが、本実施例のように
変化率偏差による早期診断を行った場合に、許容値の設
定によっては過渡的に全ての制御信号に信号除外フラ
グ”1”の立つ可能性があるためである。この場合、本
実施例では全て正常な場合と同様に扱うことで、誤診断
を回避している。なお、信号除外フラグが全て”1”の
場合の制御指令は、上記S404の選択によらず、前回
の制御指令値を保持する方法もある。 As described above, in this embodiment, the control signals are all
If normal, those intermediate values are used as control command signals. one
If there is a control signal whose signal exclusion flag is “1”,
Are excluded, and only the normal control signal
Calculates the minimum value and uses it as a control command signal. Also, signal exclusion
When all the flags are “1”, the selection in S404 is performed.
The intermediate value as the control command signal
You. This is because all the multiplexed control devices are abnormal at the same time.
It can be said that there is nothing in reality, but as in this example
If an early diagnosis based on the rate of change
Depending on the setting, signal exclusion flag may be transiently applied to all control signals.
This is because there is a possibility that "1" is set. In this case, the book
In this embodiment, all cases are treated as normal,
Have been around. Note that there is a method in which the control command when the signal exclusion flags are all “1” retains the previous control command value regardless of the selection in S404.
【0031】図7は、本実施例による制御指令選択の動
作を説明するタイムチャートである。同図(a)は、制
御装置2−1,2−2,2−3による制御信号U1,U
2,U3の時間的推移を実線で示している。制御信号U
1とU3は時刻t0から同様の傾向で増加しているが、
U2は一定状態を続けている。FIG. 7 is a time chart for explaining the operation of control command selection according to this embodiment. FIG. 3A shows control signals U1, U by control devices 2-1, 2-2, 2-3.
The time transition of U2 and U3 is shown by a solid line. Control signal U
1 and U3 have been increasing in a similar manner since time t 0 ,
U2 remains in a constant state.
【0032】同図で、U2に対する偏差上限及び下限を
点線で示している(U1とU3の偏差上下限は省略)。
偏差の上下限となる許容値α2は、各制御装置が非同期
で運転される場合には、サンプリング周期内のプロセス
変化を誤って異常信号と判定しないように、ある程度大
きく設定されている。In FIG. 3, the upper and lower limits of the deviation with respect to U2 are indicated by dotted lines (the upper and lower limits of the deviation between U1 and U3 are omitted).
Tolerance alpha 2 as the upper limit of the deviation, if each control device is operated asynchronously so as not to determine that an abnormality signal incorrectly process change within the sampling period is set large to some extent.
【0033】同図(b)は従来の偏差チエックによる場
合であり(本実施例ではバックアップとなる)、選択さ
れる制御指令Uを実線で示している。U1,U2,U3
の信号が共に正常(除外フラッグ”0”)の場合は、3
信号中の中間値であるU2を制御指令値に選択してい
る。U3がU2より大になる時刻t1からはU3が中間
値選択される。時刻t2でU2の異常が偏差チエックに
より判定されると、制御指令値はU1とU3の平均値A
が出力される。FIG. 5B shows a case of a conventional deviation check (in this embodiment, a backup), and the selected control command U is indicated by a solid line. U1, U2, U3
If both signals are normal (exclusion flag “0”), 3
U2 which is an intermediate value in the signal is selected as the control command value. U3 is U3 is selected intermediate values from the time t 1 becomes larger than U2. When abnormality in the time t 2 at U2 is determined by the deviation check, the average value A of the control command value U1 and U3
Is output.
【0034】この場合、時刻t0からt2までは制御信号U
2が正常であると判定されるため、本来、U1とU3の
正常信号による平均値出力となるべきところを、中間値
選択論理による不正確な制御指令Uが出力される。ま
た、時刻t2においてU2の異常が判定されたときに、制
御指令Uはその選択論理が3信号の中間値選択から2信
号の平均値出力となってステップ状に変化するため、プ
ラントに対する外乱となる。[0034] In this case, from time t 0 to t 2 the control signal U
2 is determined to be normal, an inaccurate control command U is output by the intermediate value selection logic, where the output of the average value should be based on the normal signals of U1 and U3. At time t 2 when the abnormality of U2 is determined, the control instruction U is for changes stepwise becomes the average value output 2 signal from the intermediate value selection of the selected logic 3 signal, disturbance to the plant Becomes
【0035】同図(c)は、本実施例の変化率差チエッ
クによる場合であり、制御信号U1,U2,U3各々の
変化率G1,G2,G3の時間的推移と、G2と他のG
1,G3との偏差に対する変化率差許容値α1が示され
ている。G2とG1の変化率差は時刻t3で許容値α1を
超え、G2とG3の変化率差は時刻t4で許容値α1を超
えている。FIG. 6C shows the case of the change rate difference check of the present embodiment, in which the change rates G1, G2, G3 of the control signals U1, U2, U3 over time, G2 and the other G signals.
1, the change rate difference for the deviation between the G3 tolerance alpha 1 is shown. Change rate difference G2 and G1 is greater than the allowable value alpha 1 at time t 3, the change rate difference G2 and G3 is beyond the allowable value alpha 1 at time t 4.
【0036】同図(d)は変化率チエックによる制御指
令Uの選択を示したものである。信号U2が異常と判定
される時刻t4で、制御指令Uはそれまでの中間値選択
から、信号U1とU3の平均値選択へと切り換えられて
平均値Bが出力される。この結果、同図(b)の偏差チ
エックに比べ、早期に制御信号U2の除外がなされるの
で、t0〜t4の短期間に正確な制御指令を出力でき、選
択論理の切り換えによるステップ変動も抑制できる。FIG. 6D shows the selection of the control command U by the change rate check. At time t 4 when the signal U2 is determined to be abnormal, the control command U from the intermediate value selection so far, the average value B is outputted is switched to the mean value selection signals U1 and U3. As a result, compared with the deviation check of FIG (b), since the early exclusion control signal U2 is made, t 0 ~t can output a precise control command to the fourth short step variation due switching of selection logic Can also be suppressed.
【0037】なお、上記の変化率チェック及び偏差チェ
ックの許容値は一定値で示したが、所定のパラメータや
プロセス量の関数に応じて変化する所定値であってもよ
い。Although the above-mentioned allowable values of the change rate check and the deviation check are shown as fixed values, they may be predetermined values which change according to a predetermined parameter or a function of the process amount.
【0038】また、本実施例の除外信号選択部63及び
制御指令出力部64は、各制御装置に共通に設けるよう
にしてもよい。即ち、各制御装置の変化率チエック部6
1や偏差チエック部62からの信号YG,YDを受信し、
一本化して制御指令を決定、出力する。これによって相
互診断部の構成を簡単にできる。Further, the exclusion signal selecting section 63 and the control command output section 64 of this embodiment may be provided commonly to each control device. That is, the change rate check unit 6 of each control device
1 and the signals YG and YD from the deviation check unit 62 are received,
The control command is determined and output as one. Thereby, the configuration of the mutual diagnosis unit can be simplified.
【0039】本実施例は3重化の構成で説明したが、こ
れ以外の多重化制御装置への適用はもちろん可能であ
る。また、多重化の構成は固定されている必要は無く、
システム内の制御装置がオンラインに多重化構成を変更
する場合にも適用可能である。Although the present embodiment has been described in terms of a triple configuration, it is of course possible to apply it to other multiplexing control devices. Also, the multiplexing configuration does not need to be fixed,
The present invention is also applicable to a case where the control device in the system changes the multiplexing configuration online.
【0040】このように、本実施例によれば、多重化制
御装置の個々の制御装置の異常を早期に検出し、正常な
制御装置のみによる制御信号を用いて高精度で安定な制
御指令を決定することができる。また、早期検出された
異常な制御信号ないし装置は、警報等によって運転員に
知らされて異常事態の波及が防止できるので、プラント
運転の信頼性をさらに高めることができる。As described above, according to the present embodiment, abnormality of each control device of the multiplexing control device is detected at an early stage, and a high-precision and stable control command is issued using a control signal from only a normal control device. Can be determined. Further, the abnormal control signal or device detected early is notified to the operator by an alarm or the like, and the spread of the abnormal situation can be prevented, so that the reliability of the plant operation can be further improved.
【0041】このような本発明は、例えば原子力発電所
の再循環流量制御系のように高度にプラントの信頼性と
安定性が求められるプロセス制御システム、あるいは、
各々の制御装置を非同期運転する多重化制御システム、
さらには、多重化構成をオンラインに変更する分散処理
システムなどに好適である。The present invention is a process control system in which the reliability and stability of a plant are required to be high, such as a recirculation flow control system of a nuclear power plant, or
A multiplexed control system that operates each control device asynchronously,
Furthermore, it is suitable for a distributed processing system that changes the multiplex configuration to online.
【0042】[0042]
【発明の効果】本発明によれば、多重化制御装置におけ
る各制御装置の出力の異常を変化率チエックによって速
やかに検出できるので、正常な制御信号に基づく正確な
制御指令の生成と、異常時の出力選択論理の切り換えに
よる外乱発生を防止でき、高信頼な多重化制御装置の制
御指令決定方法を提供できる。According to the present invention, the abnormality of the output of each control device in the multiplexing control device can be quickly detected by the change rate check, so that it is possible to generate an accurate control command based on a normal control signal, and Can be prevented from occurring due to the switching of the output selection logic, and a highly reliable control command determination method for the multiplexing control device can be provided.
【0043】さらに本発明によれば、変化率チエックに
よる相互診断部を設けることで、非同期の多重化制御装
置の信頼性を向上できるので、システム構成を容易且つ
安価に構築できる効果がある。Further, according to the present invention, the reliability of the asynchronous multiplexing control device can be improved by providing the mutual diagnosis unit based on the change rate check, so that the system configuration can be easily and inexpensively constructed.
【図1】本発明の一実施例で、制御装置の相互診断部の
機能ブロック図である。FIG. 1 is a functional block diagram of a mutual diagnosis unit of a control device according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の多重化制御装置を適用する制御システ
ムの構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of a control system to which the multiplexing control device of the present invention is applied.
【図3】変化率チエック部の処理フロ−である。FIG. 3 is a processing flow of a change rate check unit.
【図4】偏差チェック部処理フロ−である。FIG. 4 is a flowchart of a deviation check process.
【図5】除外信号選択部の処理フロ−である。FIG. 5 is a processing flow of an exclusion signal selection unit.
【図6】制御指令出力部の処理フロ−である。FIG. 6 is a processing flow of a control command output unit.
【図7】本実施例の動作を説明するタイムチャートであ
る。FIG. 7 is a time chart for explaining the operation of this embodiment.
1…伝送線、2…多重化制御装置、2−1,2−2,2
−3…個別の制御装置、3(3−1,3−2,3−3)
…プロセス入出力装置、4…制御演算部、5…伝送処理
部、6…相互診断部、61…変化率チエック部、62…
偏差チエック部、63…除外信号選択部、64…制御指
令出力部、7…設定器、8(81,82,83)…検出
装置、9…制御対象。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transmission line, 2 ... Multiplexing control device, 2-1, 2-2, 2
-3: Individual control device, 3 (3-1, 3-2, 3-3)
... Process input / output device, 4 ... Control operation unit, 5 ... Transmission processing unit, 6 ... Mutual diagnosis unit, 61 ... Change rate check unit, 62 ...
Deviation check unit, 63: Exclusion signal selection unit, 64: Control command output unit, 7: Setting device, 8 (81, 82, 83): Detection device, 9: Control target.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 洋一 茨城県日立市大みか町五丁目2番1号 株式会社日立製作所 大みか工場内 (56)参考文献 特開 昭62−5402(JP,A) 特開 昭56−7154(JP,A) 特開 昭59−71504(JP,A) 特開 昭60−15704(JP,A) 特開 昭61−103201(JP,A) 特開 昭59−214903(JP,A) 特開 平2−202602(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 9/03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Yoichi Yoshida 5-2-1 Omikacho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Hitachi, Ltd. Omika Plant (56) References JP-A-62-5402 (JP, A) JP-A-56-7154 (JP, A) JP-A-59-71504 (JP, A) JP-A-60-15704 (JP, A) JP-A-61-103201 (JP, A) JP-A-59-214903 (JP, A) JP, A) JP-A-2-202602 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G05B 9/03
Claims (9)
互に診断しながら、制御対象への制御指令を決定する多
重化制御装置の制御出力決定方法において、 前記制御信号各々の変化率とその変化率相互の変化率差
を求め、前記変化率差が予め設定されている所定の許容
値内にあるか否かの変化率診断を行い、前記許容値外の
変化率差に対応する制御信号を異常信号として除外し、
前記許容値内の変化率差に対応する制御信号を正常信号
とし、この正常な制御信号から前記制御指令を決定する
ことを特徴とする多重化制御装置の制御出力決定方法。1. A control output determination method for a multiplexing control device, which determines a control command to a control target while mutually diagnosing each control signal by a plurality of control devices, comprising: A change rate difference between the change rates is obtained, a change rate diagnosis is performed as to whether the change rate difference is within a predetermined allowable value set in advance, and a change rate difference outside the allowable value is determined.
Excluding the control signal corresponding to the change rate difference as an abnormal signal,
The control signal corresponding to the change rate difference within the tolerance is a normal signal.
Wherein the control command is determined from the normal control signal .
互に診断しながら、制御対象への制御指令を決定する多
重化制御装置の制御出力決定方法において、 前記制御信号各々の変化率とその変化率相互の変化率差
を求め、前記変化率差が予め設定されている所定の許容
値内にあるか否かの変化率診断を行い、前記許容値内に
あり正常と判断された制御信号の数に応じて中間値また
は平均値または最大値または最小値の選択基準に従って
前記制御指令を決定することを特徴とする多重化制御装
置の制御出力決定方法。2. A control output determining method for a multiplexing control device, which determines a control command to a control target while mutually diagnosing respective control signals from a plurality of control devices, comprising: A change rate difference between the change rates is obtained, a change rate diagnosis is performed as to whether or not the change rate difference is within a predetermined allowable value set in advance.
Intermediate value or according to the number of control signals determined to be normal
Determining the control command according to a selection criterion for an average value, a maximum value, or a minimum value .
互に診断しながら、制御対象への制御指令を決定する多
重化制御装置の制御出力決定方法において、 前記制御信号各々の 変化率は、現在と前回または現在か
ら複数回過去までの制御時点における制御信号に基づ
き、平均勾配法または最小自乗法によって求め、前記変化率相互の変化率差を求め、前記変化率差が予め
設定されている所定の許容値内にあるか否かの変化率診
断を行い、前記許容値内にある変化率差に対応する正常
な制御信号を選択して前記制御指令を決定する ことを特
徴とする多重化制御装置の制御出力決定方法。3. Control signals from a plurality of control devices are synchronized.
Many of them determine control commands to the controlled object while diagnosing each other.
The control output determination method of the duplex controller, the rate of change of the control signal, respectively, based on the control signal at the control point from the current and the previous or current to a plurality of times past, determined by the average gradient method or the least squares method, wherein The rate of change between the rates of change is determined, and the rate of change of
Diagnosis of change rate whether it is within the set tolerance
Normal, corresponding to the change rate difference within the tolerance
A control output determination method for a multiplexing control device, wherein the control command is determined by selecting an appropriate control signal .
化率診断によって、全ての前記制御信号が正常と判定さ
れたとき又は異常な制御信号の特定が困難なとき、前記
制御信号相互の全ての信号偏差を求めて予め設定されて
いる第2の許容値内にあるか否か判定し、前記第2の許
容値内にある信号偏差に対応する正常な制御信号を選択
して前記制御指令を決定することを特徴とする多重化制
御装置の制御出力決定方法。4. When all the control signals are determined to be normal by the change rate diagnosis according to claim 1, 2 or 3, or when it is difficult to specify an abnormal control signal, all of the control signals A signal deviation is determined to determine whether the signal is within a second allowable value set in advance, and a normal control signal corresponding to the signal deviation within the second allowable value is selected to execute the control command. A method for determining a control output of a multiplexing control device, characterized by determining.
御指令は、全ての前記変化率差が前記許容値を超えてい
るとき、全ての前記制御信号を正常な制御信号として決
定するか又は、前回の制御指令を用いることを特徴とす
る多重化制御装置の制御出力決定方法。5. The control command according to claim 1, wherein all of the control signals are determined as normal control signals when all of the change rate differences exceed the allowable value. A method for determining a control output of a multiplexing control device, characterized by using a previous control command.
状態に応じて制御信号を決定する制御装置を多重化構成
してなる多重化制御装置において、前記制御装置は、 他の制御装置と相互に信号をやり取りする情報伝送手段
と、 測定装置からの実測値と設定器からの目標値の偏差に応
じて前記制御信号を演算する制御演算手段と、 前記制御演算手段からの制御信号と前記情報伝送手段か
らの他の制御装置による制御信号を受けて、各制御信号
の変化率とその変化率相互の変化率差を求めると共に、
前記変化率差が予め設定されている第1の許容値を超え
る場合に前記制御信号の中の特定の信号を異常信号と判
定する変化率診断部と、前記異常信号を除外した正常な
信号とその数に応じた所定の選択基準にしたがって、前
記制御指令を決定する制御指令出力手段を有する相互診
断部を、具備してなることを特徴とする多重化制御装
置。6. A multiplexing control device comprising a multiplexing configuration of a measuring device for detecting a state of a control target and a control device for determining a control signal according to the state, wherein the control device is connected to another control device. Information transmission means for exchanging signals with each other, control calculation means for calculating the control signal in accordance with a deviation between an actual measurement value from a measuring device and a target value from a setting device, a control signal from the control calculation means, and Receiving control signals from other control devices from the information transmission means, and determining the rate of change of each control signal and the rate of change between the rates of change,
A change rate diagnostic unit that determines that a specific signal in the control signal is an abnormal signal when the change rate difference exceeds a first allowable value set in advance; and a normal signal excluding the abnormal signal. A multiplexing control device comprising: a mutual diagnosis unit having control command output means for determining the control command according to a predetermined selection criterion corresponding to the number.
各制御信号の信号偏差を求めると共に、前記信号偏差が
予め設定されている第2の許容値を超える場合に前記制
御信号の中の特定の信号を異常信号と判定する偏差診断
部を備えることを特徴とする多重化制御装置。7. The mutual diagnosing unit according to claim 6, wherein the mutual diagnosis unit obtains a signal deviation of each of the control signals, and when the signal deviation exceeds a second allowable value set in advance, the mutual diagnosis unit includes A multiplexing control device comprising a deviation diagnosis unit that determines a specific signal as an abnormal signal.
の各々が非同期に動作するように構成されていることを
特徴とする多重化制御装置。8. The multiplex control device according to claim 6, wherein each of said control devices is configured to operate asynchronously.
状態に応じて制御信号を決定する制御装置を多重化構成
してなる多重化制御装置において、 前記制御装置内に、他の制御装置と相互に信号をやり取
りする情報伝送手段と、測定装置からの実測値と設定器
からの目標値の偏差に応じて前記制御信号を演算する制
御演算手段と、前記制御演算手段からの制御信号と前記
情報伝送手段からの他の制御装置による制御信号を受け
て、各制御信号の変化率とその変化率相互の変化率差を
求めると共に、前記変化率差が予め設定されている第1
の許容値を超える場合に前記制御信号の中の特定の信号
を異常信号と判定する変化率診断部を備え、 前記各制御装置に共通に、前記各制御装置の前記変化率
診断部から出力される前記異常信号の有無に応じて、前
記異常信号を除外した正常な信号とその数に応じて所定
の選択基準にしたがって前記制御指令を決定する制御指
令出力手段を備えることを特徴とする多重化制御装置。9. A multiplexing control device comprising a multiplexing configuration of a measuring device for detecting a state of a control target and a control device for determining a control signal according to the state, wherein another control device is included in the control device. Information transmission means for exchanging signals with each other, control operation means for calculating the control signal according to the deviation of the measured value from the measuring device and the target value from the setting device, and a control signal from the control operation means In response to a control signal from another control device from the information transmitting means, a change rate of each control signal and a change rate difference between the change rates are obtained, and the change rate difference is set to a first set value.
A change rate diagnostic unit that determines a specific signal in the control signal as an abnormal signal when the allowable value exceeds the allowable value, and is output from the change rate diagnostic unit of each control device in common to the control devices. Multiplexing characterized by comprising control command output means for determining the control command according to a predetermined selection criterion according to a normal signal excluding the abnormal signal and the number thereof according to the presence or absence of the abnormal signal. Control device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5263549A JP3070814B2 (en) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Multiplexing control device and control output determination method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5263549A JP3070814B2 (en) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Multiplexing control device and control output determination method thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07121203A JPH07121203A (en) | 1995-05-12 |
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ID=17391092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5263549A Expired - Fee Related JP3070814B2 (en) | 1993-10-21 | 1993-10-21 | Multiplexing control device and control output determination method thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3070814B2 (en) |
-
1993
- 1993-10-21 JP JP5263549A patent/JP3070814B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07121203A (en) | 1995-05-12 |
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