プロセスエンジニアリング部門－計装自動制御版－毎日一問－2020年10月27日の問題

1、二重化冗長ESDシステムは、I/OモジュールからCPU、通信モジュールまですべて二重化構成となっている。そのうちの1セットは稼働状態で、もう1セットはホットスタンバイ状態にある。 2、三重化投票システムの各部は独立しているが、3つの部品の機能は完全に同じであり、三重化回路の出力信号はシステム出力となる前に、3対2の投票チップを経由する。3つの回路のうち1つに障害が発生し、誤った信号が出力されるが、3対2の投票処理によってその誤った信号はブロックされ、システムは依然として正しい信号（電圧、電流、またはスイッチ状態）を出力する。システムは内部障害によってプロセスに影響を与えません。 3、二重化診断システムから発展した四重化診断システムの2つのシステムは、単なる予備用としての冗長構成ではなく、同時に動作し、入力だけでなく出力も2つのシステムが並列になっており、完全な二重化構造となっている。

SISシステムにおける二重化診断システムは、1oo1D二重チャネルシステムのような構造であり、診断機能を備えた単一のコントローラーチャネルと、シリアル接続によって構成される2つ目の診断チャネルを用いて出力回路を形成します。1oo1D構造は、単一の論理演算器と外部の監視クロックで構成され、タイマーの出力と論理演算器の出力が直列に接続されている。 より高度なシステムでは、内蔵診断が独立した直列出力を制御し、システムに不具合が検出されると、強制的にシステムを切断状態にします。診断機能は、検出された危険な故障を安全な故障に変換する。1oo2D構造は、2つの独立した回路チャネルを含んでいます。出力回路には、さまざまなタイプの二重スイッチを使用できる。例えば、固体スイッチは通常のコントローラ出力を提供し、もう一方のリレーは内部診断によって制御され、2つ目のノーマルオープン接点スイッチを提供します。出力チャネルで潜在的な危険な故障が検出されると、リレーの接点が切断され、出力回路の電源が遮断されて、アクチュエータが安全な状態に保たれます。 二重回路チャネルでは、2つのノーマルオープン接点や、1つのノーマルオープン接点と1つのノーマルクローズ接点など、異なるタイプの接点を使用して1oo1D構造を実現できる。接尾辞「D」は、システムが各チャネルにおいて、より広範かつ詳細な自己診断機能を備えていることを示しています。2つ目の停止経路とは、この自己診断システムが高度な「参照に基づく」手法を用いてシステムを診断することです。 三重化投票システムは2oo3の3チャネルシステムに例えられます。一部の制御システムにおいて、故障モードの発生を一切許容できない場合、3対2システムが最も信頼性の高い選択肢となります。2つの故障モードが発生するのを防ぐ必要がある場合、システムの構造は非常に複雑になります。「安全」な故障を許容しつつ、「危険」な故障も許容できる構造設計として、3選2構造（3つのユニットのうち2つの同じ結果を安全機能に使用する）がある。3つのコントローラーユニットを備えたこの構造により、安全性と高い可用性を両立したシステムが実現される。 このシステムはTMR（トリプルモジュールレデュンダンシー）システムと呼ばれています。 各コントローラーユニットの出力チャネルには、2つの出力ポイントがあります。3つのコントローラーそれぞれの2つの出力点を「ブートストラップ」回路に接続し、その結果によって実際の出力信号を決定する。出力される結果は「多数」の意見によって決まります。回路に2つの出力点が接続されている場合、出力負荷が作動します。回路内の2つの出力点が切断されると、出力負荷は電源供給を失います。 二重化診断システムから発展した四重化診断システムとは、2oo4D四重化システムのようなものです。システムに問題が発生した際に、1oo2Dシステムにダウングレードして継続して動作できるように、一部のメーカーは市場に「クアッドライゼーション」と呼ばれるシステムソリューションを提供しており、これはQMR（クアッドモジュール冗長）とも呼ばれることがあります。 4重化システムとは、いずれにせよ、実際のシステム構造は2重化された入力と出力の構造変化に基づいている。4重というのは、システムに4つのプロセッサが含まれていることを意味し（各「脚」に2つずつ）、である。この構造により、システムの一部がエラーや交換によって停止しても、システム全体は機能し続けます。1oo2Dや2oo3システムと比べると、2oo4Dシステムの方がより安全で信頼性が高いように思えます。実際には、運用時のシステムが提供する可用性と安全完全性のレベルは同じです。ハードウェアとは異なり、ソフトウェアは決してダウングレードしません。したがって、ソフトウェアを使ってハードウェアを検出する場合、常に誤動作が発生する前にそれらを見つけることができます。QMRセーフティシステムは、現場からプロセッサまで、ソフトウェアを用いて自己テストおよび自己診断を行います。これにより、QMRセーフティシステムは、自己テストや自己診断を用いていない他のどのシステムよりも信頼性が高くなります。ここには2oo3や2oo4システムも含まれます。 システム内の自己テストおよび自己診断機能に加えて、QMRシステムには現場回路のテストおよび診断機能も備わっている。入力と出力の両方において、システムはループ監視機能を備えています。回路に短絡や開路が発生すると、すぐに警報が発せられます。この自動検出および診断手法により、システム全体のメンテナンスやテストにかかる費用が削減されます。 QMR診断システムは、システム内のどこで障害が発生してもそれを検出し分離する機能を持っているため、複数の障害に対応する能力を有しています。故障がシステムの同一部分から生じない限り、複数の故障が発生してもいかなるセキュリティ機能も失わない能力を持つことができる。2oo4Dの診断技術を組み合わせることで、システムは誤動作や故障が発生していない場合であっても、それを検出し分離する能力を持つようになります。QMRセーフティシステムは、真の二重フォールトトレランス構造を採用した最初であり、現在では唯一のシステムです。それは、2つのプロセッサがいずれも故障しても、システムがSIL3レベルの安全機能を維持し続けることができる、唯一の安全システムです。QMRシステムは、単一チャネルのセーフティシステムのように、完全性SIL3レベルで問題なく動作することができます。 QMRセキュリティシステムの交換用故障モジュールは非常に簡単で、オンライン上で行うことができます。ホットスタンバイや中間モジュールは不要で、セキュリティ装置の処理フローに影響を与えません。2つのチャネルが独立して動作するため、1つのチャネルを使用してもシステム全体のセキュリティ機能は低下しません。また、オンラインで完全なプログラムをダウンロードでき、プロセスに影響を与えたり、システムのセキュリティ完全性を低下させたりすることはありません。新しいアプリケーションに切り替える前に、システムはチェックを実行し、値をコピーすることで、安全かつ正しく連続して動作するようにします。

1、二重化冗長ESDシステムは、I/OモジュールからCPU、通信モジュールまですべて二重化構成となっている。そのうちの1セットは稼働状態で、もう1セットはホットスタンバイ状態にある。 2、三重化投票システムの各部は独立しているが、3つの部品の機能は完全に同じであり、三重化回路の出力信号はシステム出力となる前に、3対2の投票チップを経由する。3つの回路のうち1つに障害が発生し、誤った信号が出力されるが、3対2の投票処理によってその誤った信号はブロックされ、システムは依然として正しい信号（電圧、電流、またはスイッチ状態）を出力する。システムは内部障害によってプロセスに影響を与えません。 3、二重化診断システムから発展した四重化診断システムの2つのシステムは、単なる予備用としての冗長構成ではなく、同時に動作し、入力だけでなく出力も2つのシステムが並列になっており、完全な二重化構造となっている。

1、二重化冗長ESDシステムは、I/OモジュールからCPU、通信モジュールまですべて二重化構成となっている。そのうちの1セットは稼働状態で、もう1セットはホットスタンバイ状態にある。 2、三重化投票システムの各部は独立しているが、3つの部品の機能は完全に同じであり、三重化回路の出力信号はシステム出力となる前に、3対2の投票チップを経由する。3つの回路のうち1つに障害が発生し、誤った信号が出力されるが、3対2の投票処理によってその誤った信号はブロックされ、システムは依然として正しい信号（電圧、電流、またはスイッチ状態）を出力する。システムは内部障害によってプロセスに影響を与えません。 3、二重化診断システムから発展した四重化診断システムの2つのシステムは、単なる予備用としての冗長構成ではなく、同時に動作し、入力だけでなく出力も2つのシステムが並列になっており、完全な二重化構造となっている。

二重化診断システムから発展した四重化診断システムの2つのシステムは、単なる1つを使用しもう1つを予備とする冗長構成ではなく、同時に動作し、入力だけでなく出力も2つのシステムが並列になっており、完全な二重化構造となっている。

冗長設定と診断は、安全性と可用性の両方を考慮した場合にこそ意味がある。

この投稿は、2020年10月27日19時59分にh20090630によって最終的に編集されました。SISシステムにおける二重化診断システムは二重チャネルシステムであり、この構造では診断機能を持つ単一のコントローラーチャネルと、シリアル接続を利用して構成される第2の診断チャネルが出力回路として機能します。1、二重化冗長ESDシステムは、I/OモジュールからCPU、通信モジュールまですべて二重化構成となっている。そのうちの1セットは稼働状態で、もう1セットはホットスタンバイ状態にある。 2、三重化投票システムの各部は独立しているが、3つの部品の機能は完全に同じであり、三重化回路の出力信号はシステム出力となる前に、3対2の投票チップを経由する。3つの回路のうち1つに障害が発生し、誤った信号が出力されるが、3対2の投票処理によってその誤った信号はブロックされ、システムは依然として正しい信号（電圧、電流、またはスイッチ状態）を出力する。システムは内部障害によってプロセスに影響を与えません。 3、二重化診断システムから発展した四重化診断システムの2つのシステムは、単なる予備用としての冗長構成ではなく、同時に動作し、入力だけでなく出力も2つのシステムが並列になっており、完全な二重化構造となっている。

1、二重化冗長ESDシステムは、I/OモジュールからCPU、通信モジュールまですべて二重化構成となっている。そのうちの1セットは稼働状態で、もう1セットはホットスタンバイ状態にある。 2、三重化投票システムの各部は独立しているが、3つの部品の機能は完全に同じであり、三重化回路の出力信号はシステム出力となる前に、3対2の投票チップを経由する。3つの回路のうち1つに障害が発生し、誤った信号が出力されるが、3対2の投票処理によってその誤った信号はブロックされ、システムは依然として正しい信号（電圧、電流、またはスイッチ状態）を出力する。システムは内部障害によってプロセスに影響を与えません。 3、二重化診断システムから発展した四重化診断システムの2つのシステムは、単なる予備用としての冗長構成ではなく、同時に動作し、入力だけでなく出力も2つのシステムが並列になっており、完全な二重化構造となっている。

冗長設定と診断は、安全性と可用性の両方を考慮した場合にこそ意味がある。

確かに進歩しましたし、多くのシステムやハードウェアの不完全さも考慮しました。数名の先輩方の言葉を引用します：1、二重化冗長ESDシステムは、I/OモジュールからCPU、通信モジュールに至るまで、すべて二重化構成となっている。そのうちの1セットは稼働状態で、もう1セットはホットスタンバイ状態にある。 2、三重化投票システムの各部は独立しているが、3つの部品の機能は完全に同じであり、三重化回路の出力信号はシステム出力となる前に、3対2の投票チップを経由する。3つの回路のうち1つに障害が発生し、誤った信号が出力されるが、3対2の投票処理によってその誤った信号はブロックされ、システムは依然として正しい信号（電圧、電流、またはスイッチ状態）を出力する。システムは内部障害によってプロセスに影響を与えません。 3、二重化診断システムから発展した四重化診断システムの2つのシステムは、単なる予備用としての冗長構成ではなく、同時に動作し、入力だけでなく出力も2つのシステムが並列になっており、完全な二重化構造となっている。

1、二重化冗長ESDシステムは、I/OモジュールからCPU、通信モジュールまですべて二重化構成となっている。そのうちの1セットは稼働状態で、もう1セットはホットスタンバイ状態にある。 2、三重化投票システムの各部は独立しているが、3つの部品の機能は完全に同じであり、三重化回路の出力信号はシステム出力となる前に、3対2の投票チップを経由する。3つの回路のうち1つに障害が発生し、誤った信号が出力されるが、3対2の投票処理によってその誤った信号はブロックされ、システムは依然として正しい信号（電圧、電流、またはスイッチ状態）を出力する。システムは内部障害によってプロセスに影響を与えません。 3、二重化診断システムから発展した四重化診断システムの2つのシステムは、単なる予備用としての冗長構成ではなく、同時に動作し、入力だけでなく出力も2つのシステムが並列になっており、完全な二重化構造となっている。

1、二重化冗長ESDシステムは、I/OモジュールからCPU、通信モジュールまですべて二重化構成となっている。そのうちの1セットは稼働状態で、もう1セットはホットスタンバイ状態にある。 2、三重化投票システムの各部は独立しているが、3つの部品の機能は完全に同じであり、三重化回路の出力信号はシステム出力となる前に、3対2の投票チップを経由する。3つの回路のうち1つに障害が発生し、誤った信号が出力されるが、3対2の投票処理によってその誤った信号はブロックされ、システムは依然として正しい信号（電圧、電流、またはスイッチ状態）を出力する。システムは内部障害によってプロセスに影響を与えません。 3、二重化診断システムから発展した四重化診断システムの2つのシステムは、単なる予備用としての冗長構成ではなく、同時に動作し、入力だけでなく出力も2つのシステムが並列になっており、完全な二重化構造となっている。