仲山 浩太郎

仲山, 浩太郎

C-RECS （Creative Repository of Electro-Communications)

修 士 論 文 の 和 文 要 旨  研究科・専攻 大学院  情報理工学研究科   知能機械工   専攻 博士前期課程 氏    名 仲山 浩太郎 学籍番号 1032068 論 文 題 目  PLC アルゴリズムの二重化設計の研究  要  旨 PLC(Programmable Logic Controller）は、工場の生産ラインやエレベータの制御などの分野で使用されているコントローラである。化学プラントや水処理設備など常時稼働を求められる場所では、CPU などの主要ユニットにバックアップを備えた二重化 PLC が使用されている。現在、PLCの二重化は制御を行う主系とバックアップを行う待機系を同期させ、主系の故障時に待機系にコントローラが切り替わるホットスタンバイという方法によって行われている。しかしこの方法では 2 台分の PLC ユニットを用いて 1 つの制御しか行えない。そこで先行研究では主系と待機系を区別せずに制御とバックアップを行うため、2 台の PLC 間を Ethernet で接続して相互に監視を行うシステムを構築した。そして相手 PLC の電源遮断の検出とコントローラの切り替えの判断を、PLC 自身が内部ロジックであるラダー言語によって行うことで相互バックアップを達成した。 先行研究における課題は、PLC 間の通信の遮断によって相手 PLC の電源遮断の検出を行っている点である。このため、PLC 間の通信に障害が発生した場合にはシステム全体が誤作動を起こすという問題点がある。よって本研究では PLC 間の通信に障害が発生した場合でも、PLC 自身が相手 PLC の故障を検出することが可能な故障診断手法の構築を目的とする。 具体的には状態方程式に基づいて故障検出とコントローラの切り替えを行う、二重化 PLC の相互バックアップの方法を提案する。まず二重化の対象となる 2 台の PLC について、それぞれ双線形状態方程式を作成する。続いてその状態方程式に対して観測器を構成する。そして観測器の推定値を用いて相手 PLC の故障検出と故障状態からの復旧の検出を行う。以上により状態方程式に基づく故障検出を達成する。また、故障検出と故障状態からの復旧検出に応じて相手 PLC への代替動作の開始と停止を行うことで状態方程式に基づくコントローラの切り替えを達成する。 なお本研究で提案する観測器は、相手 PLC の状態推定を通信線とは別の経由で入手する出力と入力から行う。よって以上で提案した故障検出とコントローラの切り替えの方法は、PLC 間の通信に障害が発生した場合でも可能なことを想定している。  

PLCアルゴリズムの二重化設計の研究

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