JP3463093B2 - 重要機能ソフト処理システム - Google Patents
重要機能ソフト処理システムInfo
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B9/00—Safety arrangements
- G05B9/02—Safety arrangements electric
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービン発電所等
のガスタービン制御装置に係り、特に、ガスタービンの
制御及び保護を行なう重要機能ソフト処理システムに関
する。 【０００２】 【従来の技術】従来、ガスタービンの制御は、特開昭５
８−１４２０８号公報に記載のように、ＡＮＤ回路、Ｏ
Ｒ回路等の演算素子を用いてシーケンスを組み、ソフト
ウェアによる制御演算によって行われ、一方、その保護
については、プログラムミスにより、システムトリップ
あるいは機器に重大な損傷を与える危惧があるため、ハ
ードウェアにより行われていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の計算機
技術の高信頼化に伴い、制御演算のみならず重要機能演
算のソフトウェア化が要求されている。ここで、ガスタ
ービン制御システムにおける重要機能演算とは、機器の
損傷を防止する演算を対象とし、具体的には、ガスター
ビンの過速度保護、排気温度高保護、振動大保護、火災
喪失保護の各機能演算を意味する。ところで、重要機能
演算においては、プログラムミス等の防止として、ユー
ザーのアクセスを禁止するため、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ ｏ
ｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）化等のプログラムの固定化が必
要である。また、ソフトウェアによる演算では、何らか
のプログラム言語によって固定化されたプログラムは、
コーディングされた手順に従い演算することになり、そ
のままでは、ハードウェアのシーケンスのように、演算
内容を視覚的に表現することはできないため、プログラ
ムの健全性の確認あるいは保守等に問題がある。本発明
の目的は、重要機能演算のプログラムを制御演算のプロ
グラムから分離固定化し、プログラムによる演算の内容
を視覚的に表示する重要機能ソフト処理システムを提供
することにある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】上記目的は、制御演算用
処理手段と、表示機能手段と、表示手段を具備し、前記
制御演算用処理手段による制御演算処理を制御演算と重
要機能演算に分離すると共に、重要機能演算のプログラ
ムを固定化してガスタービン制御の重要機能をソフト処
理する重要機能ソフト処理システムにおいて、表示機能
手段に、重要機能の演算内容をあらかじめ固定化された
フォーマットにする固定図面作成機能部と、重要機能の
演算結果の値を表示するための変数表示機能部を設け、
重要機能演算の途中経過を読み出すことによって、両機
能部を介して重要機能演算の途中経過にある演算内容を
示すフォーマット、演算結果の値を表示手段に表示して
可視化することによって、達成される。 【０００５】 【作用】制御演算と重要機能演算の分離は、その演算機
能喪失あるいは暴走により、ガスタービン主機の損傷に
到るかどうか、又は、その結果として社会的影響度が大
かどうかにより、機能毎に行ない、また、重要機能演算
については、プログラムのタスクにプロテクトをかけ、
タスクへの書き込みを不可能にしてプログラムの固定化
を行なうことにより、その信頼性を確保し、さらに、プ
ログラムの固定化により、プログラムの健全性の確認あ
るいは保守ができないことに鑑み、重要機能プログラム
の演算途中経過を読み出し可能とし、画面への可視化を
図る。 【０００６】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。図１は、本発明の対象となるガスタービン制御シス
テムと制御演算及び重要機能演算の関係を示す。図１に
おいて、ガスタービン制御システムは、ガスタービン起
動装置１、大気より流入の空気（ＡＩＲ）を圧縮昇圧す
る圧縮機２、圧縮した空気と燃料を混焼する燃焼器３、
そのエネルギーを回転エネルギーに変換し、排気を外部
に放出（ＥＸＨＡＵＳＴ）するタービン４、タービンに
より駆動される発電機５から主要部が構成される。発電
機５により発電された電気エネルギーは、発電機遮断機
６を介して送電される。また、燃料（ＦＵＥＬ）は、燃
料遮断弁７及び燃料流量調節弁８を介して燃焼器３に流
入され、燃料流量の調節により、発電電力が制御され
る。従って、ガスタービン制御システムにおけるガスタ
ービンの主要制御は、操作端である燃料流量調節弁８の
制御方法にあり、この燃料流量調節弁８の開閉により、
ガスタービンの燃料流量を制御し、ガスタービンの出力
制御を行なう。なお、９は回転速度検出器、１０は火災
検出器、１１は振動検出器、１２は排気温度検出器、１
３は負荷検出器を示す。次に、制御演算について説明す
る。制御項目としては、「起動制御」、「速度／負荷制
御」、「排気温度制御」及び「加速度制御」がある。
「起動制御」は、ガスタービンの起動シーケンス制御で
あり、ガスタービン起動装置１に予め記憶されている速
度上昇特性とガスタービンの回転速度検出器９の出力を
基に演算し、速度上昇特性に従い制御し、ガスタービン
４を昇速する。「速度／負荷制御」は、起動時及び負荷
時において、ガスタービンの回転速度検出器９及び負荷
検出器１３の出力を基に演算し、負荷設定に従う一定速
度制御を行なう。「排気温度制御」は、ガスタービン高
温部のサーマルストレスを回避するため、排気（ＥＸＨ
ＡＵＳＴ）の温度を検出する排気温度検出器１２の出力
を基に演算し、排気温度を許容範囲に制御する。「加速
度制御」は、ガスタービンの回転速度検出器９の出力を
基に演算し、負荷遮断時急激な速度上昇を抑える加速度
制御を行なう。この制御演算は、これらの制御機能によ
り、燃料流量調節弁８を開閉制御し、燃料流量を調整し
て、ガスタービンの制御を行なう。ところで、燃料流量
調節弁８の開閉制御は、システムあるいはプラント独自
の条件（例えば、配管のボリュームによる流量変化等）
により異なり、弁開度特性は、試運転時あるいは定期点
検等、常に、最適な運転となるように調節が必要となる
ものであるので、サイトにおける条件に依存する通常制
御演算に分類される。このことから、通常演算プログラ
ムの固定化は不可能という特徴を有している。次に、重
要機能演算について説明する。ガスタービン制御システ
ムにおける重要機能項目としては、「加速度保護」、
「排気温度高保護」、「振動大保護」及び「火災喪失保
護」がある。「過速度保護」は、ガスタービンの回転速
度検出器９の出力を基に演算し、速度／負荷制御の異常
検出及び遠心力による回転部損傷防止のための保護を行
なう。「排気温度高保護」は、排気温度検出器１２の出
力を基に演算し、排気温度制御異常検出及び燃焼器ライ
ナ等損傷防止のための保護を行なう。「振動大保護」
は、振動検出器１１の出力を基に演算し、軸受、ロータ
等の損傷防止のための保護を行なう。「火災喪失保護」
は、失火による燃焼器３の爆発防止のための保護を行な
う。これらの保護機能は、ガスタービン損傷を防ぐため
に設置されており、いずれかの機能が作用したとき、燃
料遮断弁７を全閉にして、ガスタービンを安全に停止さ
せる。この重要機能演算は、前述の制御機能とは異な
り、ガスタービン本体により決まる値、例えば、加速度
であれば定格の１１０％、排気温度であれば５８０゜
Ｃ、振動であれば１．５ＩＮＣＨ／秒の如く、ガスター
ビン本体の損傷を防ぐ値となり、試運転時またはサイト
における調節等は一切不要である。このため、重要機能
演算は、従来一般的にハードウェアにより構成され、誤
調節等が起きないようにしてある。本発明においては、
重要機能演算をソフトウェアにより行ない、そのプログ
ラムをユーザに開放しないように固定化を図ることを特
徴の一つとする。 【０００７】次に、図２に、ガスタービン制御システム
の起動・負荷・停止モードの運転手順とガスタービンの
制御演算及び重要機能演算の関係を示す。ガスタービン
４の起動は、まず、起動指令によって起動装置１が起動
し、起動装置１により昇速され、点火速度に達すると、
燃料遮断弁７が開き、燃料が流入し、点火が行われ、以
降自力で昇速する。続いて、ガスタービン４が定格スピ
ードに達すると、発電機５を併入し、負荷運転に入る。
つぎに、ガスタービン４の停止は、停止指令を受ける
と、負荷を減じて、発電機５がガスタービン４から解列
され、続いて、ガスタービン４を減速し、消火速度にな
ったとき燃料遮断弁７を閉じる。その後、消火してガス
タービン４を停止する。ガスタービンの「起動制御」
は、起動指令を受けてからガスタービン４が定格速度に
達するまでを制御演算し、「速度／負荷制御」、「加速
度制御」及び「排気温度制御」は、停止指令を受け、燃
料遮断弁７が閉じるまでを制御演算する。これら「起動
制御」も含めた４つの制御は、燃料流量調整弁８の開度
を調整制御する。ただ、複数の制御が行われているとき
は、各制御が与えている燃料流量調整弁８の開度が最も
少ない値により制御される。これらの制御演算に対し、
「加速度保護」、「排気温度高保護」、「振動大保
護」、「火災喪失保護」等の重要機能演算は、起動指令
から、ガスタービン停止まで作用し、ガスタービンの運
転状態には依存しないで、常時、ガスタービン本体に損
傷を与えないように作用する。制御演算が時系列的に演
算内容を変化させているのに対し、重要機能演算は、同
一演算を常に行っているという特徴があり、固定プログ
ラム化が可能である。 【０００８】以下、本発明の一実施例を図３により説明
する。図３において、制御装置２０は、ガスタービンの
制御処理装置であるコントローラＡ−１４、表示機能を
有するコントローラＭ−１５、コントローラＡ、Ｍ間の
伝送ライン１６及びマンマシン装置１９から構成され
る。また、コントローラＡ−１４は、演算処理機能とし
て制御演算部（ＴＡＳＫ１）２２と重要機能演算部（Ｔ
ＡＳＫ２）２３、入出力処理機能として入力処理部２４
と出力処理部２５、伝送処理機能としてマンマシンコン
トローラ伝送部２６を有する。ここで、制御演算部２２
の制御演算を行なうタスクと重要機能演算部２３の重要
機能演算を行なうタスクは、それぞれ別タスクとして構
成し、さらに、重要機能演算部２３のプログラムのタス
クにプロテクトをかけ、タスクへの書き込みを不可能に
して、プログラムを固定化する。コントローラＭ−１５
は、マンマシン装置１９からの信号を入出力するマンマ
シン機能部２７、重要機能の演算内容をロジック図のよ
うにあらかじめ固定化されたフォーマットにする固定図
面作成機能部２８、変数表示機能部２９、マンマシン入
出力処理部３０、伝送処理部３１を有する。マンマシン
装置１９は、表示装置（ＣＲＴ）１７、操作装置（Ｋ／
Ｂ）１８を有する。ガスタービン制御システムより検出
された信号２１は、入力処理部２４を介してコントロー
ラＡ−１４へ入力され、その信号の内容に応じてコント
ローラＡの制御演算部２２または重要機能演算部２３に
よって処理される。ここで、この制御演算を行なうタス
クと重要機能演算を行なうタスクは、それぞれ別タスク
とすることにより、互いに分離し、両者の演算は、互い
に独立して無干渉に、他方の演算出力値にとらわれるこ
となく、演算処理を行なう。制御演算部２２において処
理された信号は、出力処理部２５を介して燃料流量調節
弁８へ送ると同時に、マンマシンコントローラ伝送部２
６から伝送ライン１６を介してコントローラＭ−１５に
送られる。同様に、重要機能演算部２３において固定化
したプログラムによって処理した信号は、マンマシンコ
ントローラ伝送部２６から伝送ライン１６を介してコン
トローラＭ−１５の伝送装置３１に送られる。コントロ
ーラＭ−１５では、この送られてきた信号の各演算の値
を変数表示機能部２９を介して、また、固定図面作成機
能部２８にあらかじめ固定化されているフォーマットを
マンマシン装置１９に送り、これらをマンマシン装置１
９の表示器１７（ＣＲＴ）に表示する。この表示器１７
（ＣＲＴ）において、固定プログラム化した重要機能演
算の演算内容がどのように行われているか、可視化して
みることができる。一方、マンマシン装置１９の操作装
置（ＫＢ）１８による指令は、コントローラＭ−１５の
マンマシン機能部２７から伝送ライン１６を介してコン
トローラＡ−１４に送られ、制御演算部２２により処理
され、燃料流量調節弁８を制御する。このとき、ヒュー
マンエラーによる操作装置１８への誤指令、あるいは、
他プログラムからの制御演算プログラムの書き換えによ
り、制御演算部２２の異常に起因するような燃料流量調
節弁８の誤動作または誤不動作時においては、ガスター
ビン制御システムに異常状態が発生する。重要機能演算
部２３は、この異常状態を検出した信号２１を入力処理
部２４を介して入力演算し、異常が閾値に達していると
きは、出力処理部２５を介して燃料遮断弁７を閉じ、安
全にガスタービン発電設備を停止させる。この場合、重
要機能演算部２３は、制御演算部２２と別タスクになっ
ているので、健全に動作することになる。なお、以上、
操作装置１８への誤指令、制御演算部２２の異常に起因
するガスタービン制御システムの異常発生について説明
をしたが、コントローラＡ−１４とガスタービン制御シ
ステムからなる自動制御系において、外乱等による異常
発生についても同様に重要機能演算を実行することは云
うまでもない。 【０００９】次に、本発明の他の実施例を図４により説
明する。図４において、制御装置３２は、図３の制御装
置２０にコントローラＡ−１４と同一制御処理を行なう
コントローラＢ−３３、コントローラＣ−３４及び入力
多重化処理部３５、出力多重化処理部３６を増設して構
成される。他の構成は、図３と変わらない。制御装置３
２において、ガスタービン制御システムより検出された
信号２１は、入力多重化処理部３５を介して各々のコン
トローラＡ、Ｂ、Ｃに入力され、各々の制御演算部２２
及び重要機能演算部２３において独自に演算処理され
る。その演算結果は、コントローラＡ、Ｂ、Ｃから各々
伝送ライン１６を介してコントローラＭ−１５に送ら
れ、以降、図３の実施例と同様に処理され、マンマシン
装置１９の表示器（ＣＲＴ）に表示する。また、同時に
各々のコントローラＡ、Ｂ、Ｃにおける制御演算部２２
及び重要機能演算部２３の演算結果は、出力多重化処理
部３６に出力され、出力多重化処理部３６では多数決論
理により出力する演算結果を決定し、燃料流出制御弁８
あるいは燃料遮断弁７を制御する。本実施例によると、
制御装置３２のコントローラ（Ａ、Ｂ、Ｃ）を多重化し
たため、制御演算あるいは重要機能演算における出力の
高信頼性が図られる。 【００１０】ここで、制御演算と重要機能演算を分離す
る例として、図５に、制御プログラムのタスク構成、図
６に、重要機能プログラムのタスク構成をそれぞれ示
す。図５の制御プログラムのタスクは、プログラムの入
出力点を表す点番号データ３０、タスクＮｏ．を表すエ
リア３１、プログラムを格納するエリア３２、演算の定
数を格納するエリア３３、演算の途中経過を格納するエ
リア３４及びスタックエリア３５から構成される。ま
た、図６の重要機能プログラムのタスクは、プログラム
を格納するエリア３２’、演算の定数を格納するエリア
３３’、演算の途中経過を格納するエリア３４’及びス
タックエリア３５’から構成される。図示のように、制
御プログラムと重要機能プログラムとは別タスクとして
構成し、重要機能プログラムタスクは、制御プログラム
タスクからのデータアクセスを禁止（プロテクト）す
る。また、重要機能プログラムタスクから制御プログラ
ムタスクへのデータアクセスは、可能とする。即ち、制
御プログラムタスクと重要機能プログラムタスクでは、
それぞれ参照可能なエリアを異にする。制御プログラム
タスクでは、点番号データ３０のみが読み書き可能であ
り、各点番号のデータを参照できるが、演算途中経過の
値を格納する重要機能プログラムタスクの作業エリア３
４’等を参照することができない。しかし、重要機能プ
ログラムタスクについては、制御プログラムタスクの点
番号データエリア３０の他に、作業エリア３４、ＳＴＡ
Ｃエリア３５の読み出しが可能となっている。従って、
これらの２つのエリアを参照することにより、重要機能
演算の演算経過を知ることができ、これにより、演算途
中経過の可視化を行なう。 【００１１】図７は、重要機能演算の演算内容の可視化
の例、即ち、演算経過を表示している画面の一例であ
る。演算経過を示す画面４０には、演算シンボル４１
（「Ａ」はＡＮＤ回路、「Ｏ」はＯＲ回路、「Ｎ」はＮ
ＯＴ回路を示す。）、演算手順を意味する演算シンボル
間の結線４２及び各演算シンボルの演算経過である
値（”１”、”０”）４３が示されている。重要機能演
算は、本発明においてプログラムを固定化しているの
で、画面４０のフォーマットは、固定されている。ま
た、図８に、画面への表示について、その処理手順を示
す。まず、重要機能演算プログラムが起動し、ガスター
ビンの重要機能信号が入力されると、この重要機能信号
は重要機能演算プログラムによって処理される（処理１
０）。この処理による演算結果をメモリへ逐次書き込
み、また、同時に過去のデータは消去し、データを更新
する（処理２０）。次に、予めメモリに記憶されている
画面の表示フォーマットを読み出す（処理３０）。表示
フォーマットと重要機能演算の結果を画面へ表示し、重
要機能演算の演算途中経過を可視化する（処理４０）。 【００１２】 【発明の効果】本発明によれば、重要機能演算のプログ
ラムの固定化により、重要機能ソフト処理の信頼性が確
保でき、また、プログラムの固定化によるプログラムの
健全性の確認（検証）あるいは保守等の問題も、演算途
中経過の読み出しにより、解決できる。また、重要機能
については、従来ハードウェアで実現していたが、本発
明によりソフトウェア化されるため、従来使用のハード
ウェアが削除可となり、大幅に装置の簡素化が図れる。
また、制御演算処理部の多重化により、ソフトウェアの
高信頼化が可能となる。また、固定プログラムの内容を
表示システムにより擬似し、重要機能演算途中経過のみ
を変数として扱うことにより、より容易にプログラムの
メンテナンスが可能となる。
のガスタービン制御装置に係り、特に、ガスタービンの
制御及び保護を行なう重要機能ソフト処理システムに関
する。 【０００２】 【従来の技術】従来、ガスタービンの制御は、特開昭５
８−１４２０８号公報に記載のように、ＡＮＤ回路、Ｏ
Ｒ回路等の演算素子を用いてシーケンスを組み、ソフト
ウェアによる制御演算によって行われ、一方、その保護
については、プログラムミスにより、システムトリップ
あるいは機器に重大な損傷を与える危惧があるため、ハ
ードウェアにより行われていた。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、近年の計算機
技術の高信頼化に伴い、制御演算のみならず重要機能演
算のソフトウェア化が要求されている。ここで、ガスタ
ービン制御システムにおける重要機能演算とは、機器の
損傷を防止する演算を対象とし、具体的には、ガスター
ビンの過速度保護、排気温度高保護、振動大保護、火災
喪失保護の各機能演算を意味する。ところで、重要機能
演算においては、プログラムミス等の防止として、ユー
ザーのアクセスを禁止するため、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ ｏ
ｎｌｙ ｍｅｍｏｒｙ）化等のプログラムの固定化が必
要である。また、ソフトウェアによる演算では、何らか
のプログラム言語によって固定化されたプログラムは、
コーディングされた手順に従い演算することになり、そ
のままでは、ハードウェアのシーケンスのように、演算
内容を視覚的に表現することはできないため、プログラ
ムの健全性の確認あるいは保守等に問題がある。本発明
の目的は、重要機能演算のプログラムを制御演算のプロ
グラムから分離固定化し、プログラムによる演算の内容
を視覚的に表示する重要機能ソフト処理システムを提供
することにある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】上記目的は、制御演算用
処理手段と、表示機能手段と、表示手段を具備し、前記
制御演算用処理手段による制御演算処理を制御演算と重
要機能演算に分離すると共に、重要機能演算のプログラ
ムを固定化してガスタービン制御の重要機能をソフト処
理する重要機能ソフト処理システムにおいて、表示機能
手段に、重要機能の演算内容をあらかじめ固定化された
フォーマットにする固定図面作成機能部と、重要機能の
演算結果の値を表示するための変数表示機能部を設け、
重要機能演算の途中経過を読み出すことによって、両機
能部を介して重要機能演算の途中経過にある演算内容を
示すフォーマット、演算結果の値を表示手段に表示して
可視化することによって、達成される。 【０００５】 【作用】制御演算と重要機能演算の分離は、その演算機
能喪失あるいは暴走により、ガスタービン主機の損傷に
到るかどうか、又は、その結果として社会的影響度が大
かどうかにより、機能毎に行ない、また、重要機能演算
については、プログラムのタスクにプロテクトをかけ、
タスクへの書き込みを不可能にしてプログラムの固定化
を行なうことにより、その信頼性を確保し、さらに、プ
ログラムの固定化により、プログラムの健全性の確認あ
るいは保守ができないことに鑑み、重要機能プログラム
の演算途中経過を読み出し可能とし、画面への可視化を
図る。 【０００６】 【実施例】以下、本発明の実施例を図面により説明す
る。図１は、本発明の対象となるガスタービン制御シス
テムと制御演算及び重要機能演算の関係を示す。図１に
おいて、ガスタービン制御システムは、ガスタービン起
動装置１、大気より流入の空気（ＡＩＲ）を圧縮昇圧す
る圧縮機２、圧縮した空気と燃料を混焼する燃焼器３、
そのエネルギーを回転エネルギーに変換し、排気を外部
に放出（ＥＸＨＡＵＳＴ）するタービン４、タービンに
より駆動される発電機５から主要部が構成される。発電
機５により発電された電気エネルギーは、発電機遮断機
６を介して送電される。また、燃料（ＦＵＥＬ）は、燃
料遮断弁７及び燃料流量調節弁８を介して燃焼器３に流
入され、燃料流量の調節により、発電電力が制御され
る。従って、ガスタービン制御システムにおけるガスタ
ービンの主要制御は、操作端である燃料流量調節弁８の
制御方法にあり、この燃料流量調節弁８の開閉により、
ガスタービンの燃料流量を制御し、ガスタービンの出力
制御を行なう。なお、９は回転速度検出器、１０は火災
検出器、１１は振動検出器、１２は排気温度検出器、１
３は負荷検出器を示す。次に、制御演算について説明す
る。制御項目としては、「起動制御」、「速度／負荷制
御」、「排気温度制御」及び「加速度制御」がある。
「起動制御」は、ガスタービンの起動シーケンス制御で
あり、ガスタービン起動装置１に予め記憶されている速
度上昇特性とガスタービンの回転速度検出器９の出力を
基に演算し、速度上昇特性に従い制御し、ガスタービン
４を昇速する。「速度／負荷制御」は、起動時及び負荷
時において、ガスタービンの回転速度検出器９及び負荷
検出器１３の出力を基に演算し、負荷設定に従う一定速
度制御を行なう。「排気温度制御」は、ガスタービン高
温部のサーマルストレスを回避するため、排気（ＥＸＨ
ＡＵＳＴ）の温度を検出する排気温度検出器１２の出力
を基に演算し、排気温度を許容範囲に制御する。「加速
度制御」は、ガスタービンの回転速度検出器９の出力を
基に演算し、負荷遮断時急激な速度上昇を抑える加速度
制御を行なう。この制御演算は、これらの制御機能によ
り、燃料流量調節弁８を開閉制御し、燃料流量を調整し
て、ガスタービンの制御を行なう。ところで、燃料流量
調節弁８の開閉制御は、システムあるいはプラント独自
の条件（例えば、配管のボリュームによる流量変化等）
により異なり、弁開度特性は、試運転時あるいは定期点
検等、常に、最適な運転となるように調節が必要となる
ものであるので、サイトにおける条件に依存する通常制
御演算に分類される。このことから、通常演算プログラ
ムの固定化は不可能という特徴を有している。次に、重
要機能演算について説明する。ガスタービン制御システ
ムにおける重要機能項目としては、「加速度保護」、
「排気温度高保護」、「振動大保護」及び「火災喪失保
護」がある。「過速度保護」は、ガスタービンの回転速
度検出器９の出力を基に演算し、速度／負荷制御の異常
検出及び遠心力による回転部損傷防止のための保護を行
なう。「排気温度高保護」は、排気温度検出器１２の出
力を基に演算し、排気温度制御異常検出及び燃焼器ライ
ナ等損傷防止のための保護を行なう。「振動大保護」
は、振動検出器１１の出力を基に演算し、軸受、ロータ
等の損傷防止のための保護を行なう。「火災喪失保護」
は、失火による燃焼器３の爆発防止のための保護を行な
う。これらの保護機能は、ガスタービン損傷を防ぐため
に設置されており、いずれかの機能が作用したとき、燃
料遮断弁７を全閉にして、ガスタービンを安全に停止さ
せる。この重要機能演算は、前述の制御機能とは異な
り、ガスタービン本体により決まる値、例えば、加速度
であれば定格の１１０％、排気温度であれば５８０゜
Ｃ、振動であれば１．５ＩＮＣＨ／秒の如く、ガスター
ビン本体の損傷を防ぐ値となり、試運転時またはサイト
における調節等は一切不要である。このため、重要機能
演算は、従来一般的にハードウェアにより構成され、誤
調節等が起きないようにしてある。本発明においては、
重要機能演算をソフトウェアにより行ない、そのプログ
ラムをユーザに開放しないように固定化を図ることを特
徴の一つとする。 【０００７】次に、図２に、ガスタービン制御システム
の起動・負荷・停止モードの運転手順とガスタービンの
制御演算及び重要機能演算の関係を示す。ガスタービン
４の起動は、まず、起動指令によって起動装置１が起動
し、起動装置１により昇速され、点火速度に達すると、
燃料遮断弁７が開き、燃料が流入し、点火が行われ、以
降自力で昇速する。続いて、ガスタービン４が定格スピ
ードに達すると、発電機５を併入し、負荷運転に入る。
つぎに、ガスタービン４の停止は、停止指令を受ける
と、負荷を減じて、発電機５がガスタービン４から解列
され、続いて、ガスタービン４を減速し、消火速度にな
ったとき燃料遮断弁７を閉じる。その後、消火してガス
タービン４を停止する。ガスタービンの「起動制御」
は、起動指令を受けてからガスタービン４が定格速度に
達するまでを制御演算し、「速度／負荷制御」、「加速
度制御」及び「排気温度制御」は、停止指令を受け、燃
料遮断弁７が閉じるまでを制御演算する。これら「起動
制御」も含めた４つの制御は、燃料流量調整弁８の開度
を調整制御する。ただ、複数の制御が行われているとき
は、各制御が与えている燃料流量調整弁８の開度が最も
少ない値により制御される。これらの制御演算に対し、
「加速度保護」、「排気温度高保護」、「振動大保
護」、「火災喪失保護」等の重要機能演算は、起動指令
から、ガスタービン停止まで作用し、ガスタービンの運
転状態には依存しないで、常時、ガスタービン本体に損
傷を与えないように作用する。制御演算が時系列的に演
算内容を変化させているのに対し、重要機能演算は、同
一演算を常に行っているという特徴があり、固定プログ
ラム化が可能である。 【０００８】以下、本発明の一実施例を図３により説明
する。図３において、制御装置２０は、ガスタービンの
制御処理装置であるコントローラＡ−１４、表示機能を
有するコントローラＭ−１５、コントローラＡ、Ｍ間の
伝送ライン１６及びマンマシン装置１９から構成され
る。また、コントローラＡ−１４は、演算処理機能とし
て制御演算部（ＴＡＳＫ１）２２と重要機能演算部（Ｔ
ＡＳＫ２）２３、入出力処理機能として入力処理部２４
と出力処理部２５、伝送処理機能としてマンマシンコン
トローラ伝送部２６を有する。ここで、制御演算部２２
の制御演算を行なうタスクと重要機能演算部２３の重要
機能演算を行なうタスクは、それぞれ別タスクとして構
成し、さらに、重要機能演算部２３のプログラムのタス
クにプロテクトをかけ、タスクへの書き込みを不可能に
して、プログラムを固定化する。コントローラＭ−１５
は、マンマシン装置１９からの信号を入出力するマンマ
シン機能部２７、重要機能の演算内容をロジック図のよ
うにあらかじめ固定化されたフォーマットにする固定図
面作成機能部２８、変数表示機能部２９、マンマシン入
出力処理部３０、伝送処理部３１を有する。マンマシン
装置１９は、表示装置（ＣＲＴ）１７、操作装置（Ｋ／
Ｂ）１８を有する。ガスタービン制御システムより検出
された信号２１は、入力処理部２４を介してコントロー
ラＡ−１４へ入力され、その信号の内容に応じてコント
ローラＡの制御演算部２２または重要機能演算部２３に
よって処理される。ここで、この制御演算を行なうタス
クと重要機能演算を行なうタスクは、それぞれ別タスク
とすることにより、互いに分離し、両者の演算は、互い
に独立して無干渉に、他方の演算出力値にとらわれるこ
となく、演算処理を行なう。制御演算部２２において処
理された信号は、出力処理部２５を介して燃料流量調節
弁８へ送ると同時に、マンマシンコントローラ伝送部２
６から伝送ライン１６を介してコントローラＭ−１５に
送られる。同様に、重要機能演算部２３において固定化
したプログラムによって処理した信号は、マンマシンコ
ントローラ伝送部２６から伝送ライン１６を介してコン
トローラＭ−１５の伝送装置３１に送られる。コントロ
ーラＭ−１５では、この送られてきた信号の各演算の値
を変数表示機能部２９を介して、また、固定図面作成機
能部２８にあらかじめ固定化されているフォーマットを
マンマシン装置１９に送り、これらをマンマシン装置１
９の表示器１７（ＣＲＴ）に表示する。この表示器１７
（ＣＲＴ）において、固定プログラム化した重要機能演
算の演算内容がどのように行われているか、可視化して
みることができる。一方、マンマシン装置１９の操作装
置（ＫＢ）１８による指令は、コントローラＭ−１５の
マンマシン機能部２７から伝送ライン１６を介してコン
トローラＡ−１４に送られ、制御演算部２２により処理
され、燃料流量調節弁８を制御する。このとき、ヒュー
マンエラーによる操作装置１８への誤指令、あるいは、
他プログラムからの制御演算プログラムの書き換えによ
り、制御演算部２２の異常に起因するような燃料流量調
節弁８の誤動作または誤不動作時においては、ガスター
ビン制御システムに異常状態が発生する。重要機能演算
部２３は、この異常状態を検出した信号２１を入力処理
部２４を介して入力演算し、異常が閾値に達していると
きは、出力処理部２５を介して燃料遮断弁７を閉じ、安
全にガスタービン発電設備を停止させる。この場合、重
要機能演算部２３は、制御演算部２２と別タスクになっ
ているので、健全に動作することになる。なお、以上、
操作装置１８への誤指令、制御演算部２２の異常に起因
するガスタービン制御システムの異常発生について説明
をしたが、コントローラＡ−１４とガスタービン制御シ
ステムからなる自動制御系において、外乱等による異常
発生についても同様に重要機能演算を実行することは云
うまでもない。 【０００９】次に、本発明の他の実施例を図４により説
明する。図４において、制御装置３２は、図３の制御装
置２０にコントローラＡ−１４と同一制御処理を行なう
コントローラＢ−３３、コントローラＣ−３４及び入力
多重化処理部３５、出力多重化処理部３６を増設して構
成される。他の構成は、図３と変わらない。制御装置３
２において、ガスタービン制御システムより検出された
信号２１は、入力多重化処理部３５を介して各々のコン
トローラＡ、Ｂ、Ｃに入力され、各々の制御演算部２２
及び重要機能演算部２３において独自に演算処理され
る。その演算結果は、コントローラＡ、Ｂ、Ｃから各々
伝送ライン１６を介してコントローラＭ−１５に送ら
れ、以降、図３の実施例と同様に処理され、マンマシン
装置１９の表示器（ＣＲＴ）に表示する。また、同時に
各々のコントローラＡ、Ｂ、Ｃにおける制御演算部２２
及び重要機能演算部２３の演算結果は、出力多重化処理
部３６に出力され、出力多重化処理部３６では多数決論
理により出力する演算結果を決定し、燃料流出制御弁８
あるいは燃料遮断弁７を制御する。本実施例によると、
制御装置３２のコントローラ（Ａ、Ｂ、Ｃ）を多重化し
たため、制御演算あるいは重要機能演算における出力の
高信頼性が図られる。 【００１０】ここで、制御演算と重要機能演算を分離す
る例として、図５に、制御プログラムのタスク構成、図
６に、重要機能プログラムのタスク構成をそれぞれ示
す。図５の制御プログラムのタスクは、プログラムの入
出力点を表す点番号データ３０、タスクＮｏ．を表すエ
リア３１、プログラムを格納するエリア３２、演算の定
数を格納するエリア３３、演算の途中経過を格納するエ
リア３４及びスタックエリア３５から構成される。ま
た、図６の重要機能プログラムのタスクは、プログラム
を格納するエリア３２’、演算の定数を格納するエリア
３３’、演算の途中経過を格納するエリア３４’及びス
タックエリア３５’から構成される。図示のように、制
御プログラムと重要機能プログラムとは別タスクとして
構成し、重要機能プログラムタスクは、制御プログラム
タスクからのデータアクセスを禁止（プロテクト）す
る。また、重要機能プログラムタスクから制御プログラ
ムタスクへのデータアクセスは、可能とする。即ち、制
御プログラムタスクと重要機能プログラムタスクでは、
それぞれ参照可能なエリアを異にする。制御プログラム
タスクでは、点番号データ３０のみが読み書き可能であ
り、各点番号のデータを参照できるが、演算途中経過の
値を格納する重要機能プログラムタスクの作業エリア３
４’等を参照することができない。しかし、重要機能プ
ログラムタスクについては、制御プログラムタスクの点
番号データエリア３０の他に、作業エリア３４、ＳＴＡ
Ｃエリア３５の読み出しが可能となっている。従って、
これらの２つのエリアを参照することにより、重要機能
演算の演算経過を知ることができ、これにより、演算途
中経過の可視化を行なう。 【００１１】図７は、重要機能演算の演算内容の可視化
の例、即ち、演算経過を表示している画面の一例であ
る。演算経過を示す画面４０には、演算シンボル４１
（「Ａ」はＡＮＤ回路、「Ｏ」はＯＲ回路、「Ｎ」はＮ
ＯＴ回路を示す。）、演算手順を意味する演算シンボル
間の結線４２及び各演算シンボルの演算経過である
値（”１”、”０”）４３が示されている。重要機能演
算は、本発明においてプログラムを固定化しているの
で、画面４０のフォーマットは、固定されている。ま
た、図８に、画面への表示について、その処理手順を示
す。まず、重要機能演算プログラムが起動し、ガスター
ビンの重要機能信号が入力されると、この重要機能信号
は重要機能演算プログラムによって処理される（処理１
０）。この処理による演算結果をメモリへ逐次書き込
み、また、同時に過去のデータは消去し、データを更新
する（処理２０）。次に、予めメモリに記憶されている
画面の表示フォーマットを読み出す（処理３０）。表示
フォーマットと重要機能演算の結果を画面へ表示し、重
要機能演算の演算途中経過を可視化する（処理４０）。 【００１２】 【発明の効果】本発明によれば、重要機能演算のプログ
ラムの固定化により、重要機能ソフト処理の信頼性が確
保でき、また、プログラムの固定化によるプログラムの
健全性の確認（検証）あるいは保守等の問題も、演算途
中経過の読み出しにより、解決できる。また、重要機能
については、従来ハードウェアで実現していたが、本発
明によりソフトウェア化されるため、従来使用のハード
ウェアが削除可となり、大幅に装置の簡素化が図れる。
また、制御演算処理部の多重化により、ソフトウェアの
高信頼化が可能となる。また、固定プログラムの内容を
表示システムにより擬似し、重要機能演算途中経過のみ
を変数として扱うことにより、より容易にプログラムの
メンテナンスが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象となるガスタービン制御システム
及び制御演算、重要機能演算の説明図。 【図２】ガスタービン制御の運転モードと制御演算また
は重要機能演算の関係説明図。 【図３】本発明の一実施例 【図４】本発明の他の実施例 【図５】制御プログラムのタスク構成 【図６】重要機能プログラムのタスク構成 【図７】重要機能演算の演算経過を表示している画面の
一例 【図８】画面表示のための処理手順 【符号の説明】 ７ 燃料遮断弁 ８ 燃料流量調節弁 １４ コントローラＡ １５ コントローラＭ １６ 伝送ライン １７ 表示装置（ＣＲＴ） １８ 操作装置（Ｋ／Ｂ） ２０ 制御装置 ２１ ガスタービン制御システムからの入力信号 ２２ 制御演算部（ＴＡＳＫ１） ２３ 重要機能演算部（ＴＡＳＫ２）
及び制御演算、重要機能演算の説明図。 【図２】ガスタービン制御の運転モードと制御演算また
は重要機能演算の関係説明図。 【図３】本発明の一実施例 【図４】本発明の他の実施例 【図５】制御プログラムのタスク構成 【図６】重要機能プログラムのタスク構成 【図７】重要機能演算の演算経過を表示している画面の
一例 【図８】画面表示のための処理手順 【符号の説明】 ７ 燃料遮断弁 ８ 燃料流量調節弁 １４ コントローラＡ １５ コントローラＭ １６ 伝送ライン １７ 表示装置（ＣＲＴ） １８ 操作装置（Ｋ／Ｂ） ２０ 制御装置 ２１ ガスタービン制御システムからの入力信号 ２２ 制御演算部（ＴＡＳＫ１） ２３ 重要機能演算部（ＴＡＳＫ２）
─────────────────────────────────────────────────────
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(56)参考文献 特開 平４−52701（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−14208（ＪＰ，Ａ)
特公 平４−8612（ＪＰ，Ｂ２)
特公 昭58−29523（ＪＰ，Ｂ１)
米国特許4248040（ＵＳ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
F02C 7/00 - 9/58
F01D 21/00 - 21/20
G05B 23/02
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 ガスタービン制御をソフトウェアにより
行なう制御装置であって、制御演算用処理手段と、表示
機能手段と、表示手段を具備し、前記制御演算用処理手
段による制御演算処理を制御演算と重要機能演算に分離
すると共に、前記重要機能演算のプログラムを固定化し
て前記ガスタービン制御の重要機能をソフト処理する重
要機能ソフト処理システムにおいて、前記表示機能手段に、前記重要機能の演算内容をあらか
じめ固定化されたフォーマットにする固定図面作成機能
部と、前記重要機能の演算結果の値を表示するための変
数表示機能部を設け、前記重要機能演算の途中経過を読
み出すことによって、前記両機能部を介して前記重要機
能演算の途中経過にある前記演算内容を示すフォーマッ
ト、前記演算結果の値を前記表示手段に表示して 可視化
することを特徴とする重要機能ソフト処理システム。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15573392A JP3463093B2 (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 重要機能ソフト処理システム |
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| EP19930303968 EP0573186B1 (en) | 1992-05-22 | 1993-05-21 | Control device for a gas turbine system and control method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Family
ID=15612268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15573392A Expired - Fee Related JP3463093B2 (ja) | 1992-05-22 | 1992-05-22 | 重要機能ソフト処理システム |
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| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0573186B1 (ja) |
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- 1992-05-22 JP JP15573392A patent/JP3463093B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 1993-05-21 EP EP19930303968 patent/EP0573186B1/en not_active Expired - Lifetime
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| EP0573186B1 (en) | 1996-09-04 |
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| JPH05321696A (ja) | 1993-12-07 |
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|---|---|---|---|
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