JP2576455B2 - 調節器およびそれを用いた制御システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、例えば、温度調節のような調節器およびそ
れを用いた制御システムに関し、さらに詳しくは、バル
ブをアクチュエータとする調節器およびそれらを用いた
制御システムに関する。

（従来の技術） この種の制御システムとして、例えば、第４図に図示
されるような温度制御システムがある。

同図において、１は加熱炉等の制御対象、２はこの制
御対象１に供給される燃料やスチーム等の流路に設けら
れた電動バルブ、３はこの電動バルブ２を駆動して開度
を制御するバルブ駆動用のモータとしてのモジュトロー
ルモータ、4₀はモジュトロールモータ３からのバルブ開
度に対応した開度帰還抵抗入力および制御対象１に設け
られた温度センサ５からの状態値入力としての温度入力
に基づいて、制御対象１の温度が目標温度になるように
制御出力を与えて、いわゆる、位置比例制御方式による
制御を行う温度調節器である。

（発明が解決しようとする課題） このような開度帰還抵抗入力を用いた位置比例制御方
式による従来例の制御システムにおいては、開度帰還抵
抗の断線や短絡等によって開度帰還抵抗値に異常を生じ
たような場合には、制御不能に陥るという虞れがある。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであって、
開度帰還抵抗入力に異常が生じたような場合にも制御不
能に陥ることのない安全性、信頼性を向上させた調節器
およびそれを用いた制御システムを提供することを目的
とする。

（課題を解決するための手段） 本発明では、上述の目的を達成するために、次のよう
に構成している。

すなわち、本発明の調節器はバルブ駆動用のモータか
らのバルブ開度に対応した開度帰還抵抗入力を用いた位
置比例制御方式に従って前記モータに対する制御動作を
行う調節器において、前記開度帰還抵抗入力に異常があ
るときは、前記位置比例制御方式から前記異常な開度帰
還抵抗入力を用いないフローティング制御方式に切り替
えるとともに、このフローティング制御方式に従って前
記モータに対する制御動作を行うことを特徴としてい
る。

また、本発明の制御システムは、バルブと、前記バル
ブの開度を制御するバルブ駆動用のモータと、前記バル
ブの開度に対応した開度帰還抵抗入力と制御対象の状態
値入力とに基づき位置比例制御方式に従って前記モータ
に前記開度制御のための制御出力を与えて制御対象の状
態を調節する調節器とを備えた制御システムにおいて、
前記調節器は、前記開度帰還抵抗入力に異常があるとき
は、前記位置比例制御方式での制御動作から前記異常な
開度帰還抵抗入力を用いないフローティング制御方式で
の制御動作に切り替えることを特徴としている。

（作用） 上記構成によれば、開度帰還抵抗の断線とか短絡等、
モータから調節器への帰還抵抗入力に異常があるときに
は、位置比例制御方式から異常な開度帰還抵抗入力を用
いないフローティング制御方式に切り替えるようにして
いるので、開度帰還抵抗入力に異常が生じたような場合
にも制御不能に陥ることがない。

（実施例） 以下、図面によって本発明の実施例について、詳細に
説明する。

第１図は、本発明の一実施例の概略構成図であり、第
４図の従来例に対応する部分には、同一の参照符を付
す。

同図において、１は加熱炉等の制御対象、２はこの制
御対象１に供給される燃料やスチームなどの流路に設け
られた電動バルブ、３はこの電動バルブ２を駆動して開
度を制御するバルブ駆動用モータとしてのモジュトロー
ルモータ、４はモジュトロールモータ３からのバルブ開
度に対応した開度帰還抵抗入力および制御対象１に設け
られた温度センサ５からの状態値入力としての温度入力
に基づいて、制御対象１の温度が目標温度になるよう
に、モジュトロールモータ３に対して制御出力を与え
て、位置比例制御方式による制御を行う温度調節器であ
る。

この実施例では、開度帰還抵抗の断線や短絡等などに
より開度帰還抵抗入力に異常が生じた場合に、制御不能
に陥ることのないようにするために、温度調節器４は、
開度帰還抵抗入力の異常を検出する検出手段と、この検
出手段によって開度帰還抵抗入力に異常が生じていると
判定したときには、位置比例制御方式から前記異常な開
度帰還抵抗入力を用いないフローティング制御方式に切
り替えて前記モータを制御する制御手段としてのマイク
ロコンピュータとを備え、マイクロコンピュータはフロ
ーティング制御方式に切り替えた後は、温度センサ５か
らの温度入力に基づいて、制御対象１の温度が目標温度
になるように、モジュトロールモータ３に対して制御出
力を与える制御動作を行うようにしている。

すなわち、この実施例ではマイクロコンピュータなど
で構成された温度調節器４は、開度帰還抵抗入力の値が
断線や短絡等に対応した異常値（無限大,0）になったと
きには、開度帰還抵抗入力が異常であると判定してLED
やブザ等の警報手段６に警報信号を出力して警報を発す
るとともに、開度帰還抵抗入力を用いた位置比例制御方
式から開度帰還抵抗入力を用いないフローティング制御
方式に切り替えるようにしている。

第２図は、この温度調節器４による制御フローチャー
トである。

先ず、ステップn1では、制御対象１に設けられた温度
センサ５からの温度入力およびモジュトロールモータ３
からの開度帰還抵抗入力を取り込み、ステップn2に移
る。ステップn2では、従来のシステムと同様に、温度入
力が予じめ定められている許容範囲内であるか否かを判
断し、許容範囲外であるときには、制御対象１の温度異
常であるとしてステップn8に移って警報処理を行う。

ステップn2において、温度入力が許容範囲内であると
きには、ステップn3に移り、開度帰還抵抗入力の異常の
有無の判定のための処理に入る。

このステップn3では、開度帰還抵抗入力の値に基づい
て、開度帰還抵抗が断線しているか否かを判断し、断線
しているときには、ステップn6に移り、断線していない
ときには、ステップn4に移って短絡等の断線以外の異常
があるか否か判断し、異常があるときには、ステップn6
に移って開度帰還抵抗入力に異常があるとして警報処理
を行ってステップn7に移る。ステップn4において、異常
がないときには、ステップn5に移る。

ステップn5においては、開度帰還抵抗入力、温度入力
および目標温度に基づいて、位置比例制御方式に従って
モジュトロールモータ３に対する制御出力量を演算し、
該モジュトロールモータ３に出力してステップn1に戻
る。

ステップn7においては、開度帰還抵抗入力に異常があ
るので、位置比例制御方式から異常のある開度帰還抵抗
入力を用いないフローティング制御方式に切り替えて、
温度入力および目標温度に基づいて、フローティング制
御方式に従ってモジュトロールモータ３に対する制御出
力量を演算し、該モジュトロールモータ３に出力してス
テップn1に戻る。

このように開度帰還抵抗入力に異常が生じたときに
は、この異常な開度帰還抵抗入力を用いないフローティ
ング制御方式に切り替えてモジュトロールモータ３に対
する制御動作を行うから、従来例のように、制御不能に
陥ることがない。

さらに、本発明の制御システムによれば、一台の温度
調節器４によって開度帰還抵抗有り、無しのいずれの電
動バルブにも対応できることになる。また、この実施例
では、開度帰還抵抗入力の異常が警報手段６で報知され
るので、早急に処理を講じることが可能となる。

なお、この実施例では、フローティング制御方式によ
る制御においては、モジュトロールモータ３に対する制
御出力量を演算したけれども、本発明の他の実施例とし
て演算を行うことなく、例えばメモリに入力に対する制
御出力量のデータを格納しておき、このデータから制御
出力量を読み出すように構成してもよい。

また、本発明の他の実施例として、例えば、第３図に
示されるように、帰還抵抗入力回路に、帰還抵抗７の断
線検知部８を設けて断線等の有無を検出するように構成
してもよい。なお、この第３図において、９は入力回
路、10はA/D変換回路、11は温度調節器４を構成するCPU
である。

さらに、本発明の他の実施例として、開度帰還抵抗入
力の異常を検出して制御方式を切り替えるという上述の
機能に加えて、モジュトロールモータ３の異常を次のよ
うに検出して警報を発することができるようにしてもよ
い。

すなわち、開度帰還抵抗入力に異常がない状態におい
て、モジュトロールモータ３に対する制御出力の変化量
と、開度帰還抵抗入力に基づく電動バルブ２の実際の開
度の変化量との差の絶対値が、予め定めている判定基準
値以上になったときにモジュトロールモータ３の異常で
あると判定するのである。

例えば、モジュトロールモータ３に対する制御出力の
変化量ΔRMVを次式に従って演算し、 ΔRMV＝RMV（ｎ）−RMV（ｎ−１） 但し、 RMV（ｎ）：時刻ｎ（今回）におけるモジュトロール
モータ３に対する制御出力量 RMV（ｎ−１）：時刻ｎ−１（前回）におけるモジュ
トロールモータ３に対する制御出力量 さらに、開度帰還抵抗入力に基づくバルブ開度の変化
量ΔOPを次式に従って演算し、 ΔOP＝OP（ｎ）−OP（ｎ−１） 但し、 OP（ｎ）：時刻ｎ（今回）における開度帰還抵抗入力
に基づく電動バルブ２の開度 OP（ｎ−１）：時刻ｎ−１（前回）における開度帰還
抵抗入力に基づく電動バルブ２の開度 さらに、モジュトロールモータ３に対する制御出力の
変化量ΔRMVと開度帰還抵抗入力に基づくバルブ開度の
変化量ΔOPとの差の絶対値｜ΔRMV−ΔOP|を演算し、こ
の絶対値が、予め設定されているモジュトロールモータ
３の異常の有無の判定基準値以上であるか否かを判断
し、前記絶対値｜ΔRMV−ΔOP|が、基準値以上であると
きには、電動バルブ２の開度が制御出力に対応して可変
されていない、すなわち、モジュトロールモータ３の異
常であるとして警報処理を行うのである。

このようなモジュトロールモータ３の異常を検出する
機能を付加することによって、モジュトロールモータ３
に起因する異常を早期に検出することが可能となり、シ
ステムの信頼性がさらに向上することになる。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、調節器をバルブ駆動用
モータからのバルブ開度に対応した開度帰還抵抗入力を
用いた位置比例制御方式に従って前記モータに対しての
制御動作をしているときに、前記開度帰還抵抗入力に異
常があるときには、位置比例制御方式からその異常な開
度帰還抵抗入力を用いないフローティング制御方式に切
り替えてモータに対する制御動作を行えるようにしてい
るので、これを用いた制御システムにおいては従来のよ
うに開度帰還抵抗入力に異常が生じた場合に制御不能に
陥ることがなくなり、システムの安全性、信頼性が向上
することになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略構成図、第２図は動作
説明に供するフローチャート、第３図は本発明の他の実
施例の帰還抵抗入力回路のブロック図、第４図は従来例
の概略構成図である。 １……制御対象、２……電動バルブ、３……モジュトロ
ールモータ（バルブ駆動用モータ）、４……温度調節
器、６……警報手段、８……断線検知部。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−37683（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−72419（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−28109（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−138894（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−160708（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バルブ駆動用のモータからのバルブ開度に
   対応した開度帰還抵抗入力を用いた位置比例制御方式に
   従って前記モータに対する制御動作を行う調節器におい
   て、前記開度帰還抵抗入力に異常があるときは、前記位
   置比例制御方式から前記異常な開度帰還抵抗入力を用い
   ないフローティング制御方式に切り替えるとともに、こ
   のフローティング制御方式に従って前記モータに対する
   制御動作を行うことを特徴とする調節器。
2. 【請求項２】バルブと、前記バルブの開度を制御するバ
   ルブ駆動用のモータと、前記バルブの開度に対応した開
   度帰還抵抗入力と制御対象の状態値入力とに基づき位置
   比例制御方法に従って前記モータに前記開度制御のため
   の制御出力を与えて制御対象の状態を調節する調節器と
   を備えた制御システムにおいて、 前記調節器は、前記開度帰還抵抗入力に異常があるとき
   は、前記位置比例制御方式での制御動作から前記異常な
   開度帰還抵抗入力を用いないフローティング制御方式で
   の制御動作に切り替えることを特徴とする制御システ
   ム。