JP2938277B2 - 流入弁制御装置 - Google Patents
流入弁制御装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複数の弁を用いて高圧の
流体流出部から低圧の流体流入部へ流入する流体の流量
を制御する流入弁制御装置に関する。
流体流出部から低圧の流体流入部へ流入する流体の流量
を制御する流入弁制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、上水道プラントにおいては、図
５に示すように、水は標高の高い位置に設けられたダム
等の貯水池１から流入管２を介して配水場３の配水池４
に導かれる。貯水池１の標高［水頭Ｈ1 （ｍ）］は配水
池４の標高［水頭Ｈ0 （ｍ）］より高いので、貯水池１
と配水池４との間には標高差に対応する水圧ΔＨ（＝Ｈ
1 −Ｈ0 ）が発生する。
５に示すように、水は標高の高い位置に設けられたダム
等の貯水池１から流入管２を介して配水場３の配水池４
に導かれる。貯水池１の標高［水頭Ｈ1 （ｍ）］は配水
池４の標高［水頭Ｈ0 （ｍ）］より高いので、貯水池１
と配水池４との間には標高差に対応する水圧ΔＨ（＝Ｈ
1 −Ｈ0 ）が発生する。
【０００３】貯水池１から配水池４への単位時間当りの
流入量Ｑは配水池４から各需要家へ配水する流出量によ
って定まる。したがって、この流入量Ｑを制御するため
に流入管２に弁が配設されている。そして、前記標高差
が大きい場合は前記水圧ΔＨも大きく、１台の弁でその
水圧を減圧しきれない場合は、２台の弁５，６を流入管
２に直列介挿して、段階的に減圧を行い、目標流量Ｑｒ
を得るようにしている。配水場３（配水池４）への流入
量Ｑは流量計７で計測され、配水場３（弁５）への流入
圧力Ｐ0 は水圧計８で検出され、弁６の両端圧力差（Ｐ
1 −Ｐ2 ）は別の水圧計９で検出される。
流入量Ｑは配水池４から各需要家へ配水する流出量によ
って定まる。したがって、この流入量Ｑを制御するため
に流入管２に弁が配設されている。そして、前記標高差
が大きい場合は前記水圧ΔＨも大きく、１台の弁でその
水圧を減圧しきれない場合は、２台の弁５，６を流入管
２に直列介挿して、段階的に減圧を行い、目標流量Ｑｒ
を得るようにしている。配水場３（配水池４）への流入
量Ｑは流量計７で計測され、配水場３（弁５）への流入
圧力Ｐ0 は水圧計８で検出され、弁６の両端圧力差（Ｐ
1 −Ｐ2 ）は別の水圧計９で検出される。
【０００４】管理者は、これらの各圧力Ｐ0 ，（Ｐ1 −
Ｐ2 ）を監視しながら各弁５，６の各開度を調整して流
入量Ｑを目標流量Ｑｒに合わせる。すなわち、流入量Ｑ
を小さくする場合には、各弁５，６の開度を小さくし
て、各弁５，６における減圧比を大きくする。逆に、流
入量Ｑを大きくする場合には、各弁５，６の開度を大き
くくして、各弁５，６における減圧比を小さくする。
Ｐ2 ）を監視しながら各弁５，６の各開度を調整して流
入量Ｑを目標流量Ｑｒに合わせる。すなわち、流入量Ｑ
を小さくする場合には、各弁５，６の開度を小さくし
て、各弁５，６における減圧比を大きくする。逆に、流
入量Ｑを大きくする場合には、各弁５，６の開度を大き
くくして、各弁５，６における減圧比を小さくする。
【０００５】しかし、一方の弁５（６）を全開して、他
方の弁６（５）のみで減圧しようとすると、上述したよ
うに、１台の弁５（６）でもって、全部の水圧ΔＨを減
圧できないので、減圧を受持つ弁６（５）が受ける圧力
は、該当弁６（５）で減圧可能な減圧量を越え、結果と
して弁６（５）が破損する懸念がある。
方の弁６（５）のみで減圧しようとすると、上述したよ
うに、１台の弁５（６）でもって、全部の水圧ΔＨを減
圧できないので、減圧を受持つ弁６（５）が受ける圧力
は、該当弁６（５）で減圧可能な減圧量を越え、結果と
して弁６（５）が破損する懸念がある。
【０００６】このような操作者の操作誤りによる事故を
未然に防止するために、図６に示すような、流入量Ｑを
目標流量Ｑｒに自動的に制御する流入弁制御装置１０が
提唱されている。
未然に防止するために、図６に示すような、流入量Ｑを
目標流量Ｑｒに自動的に制御する流入弁制御装置１０が
提唱されている。
【０００７】各弁５，６にはそれぞれ専用の弁制御部１
１，１２が設けられている。各弁制御部１１，１２内に
はＰＩ制御演算部１１ａ，１２ａと各弁５，６を駆動す
る駆動制御部１１ｂ，１２ｂが組込まれている。
１，１２が設けられている。各弁制御部１１，１２内に
はＰＩ制御演算部１１ａ，１２ａと各弁５，６を駆動す
る駆動制御部１１ｂ，１２ｂが組込まれている。
【０００８】そして、上流側の弁制御部１１は、水圧計
１３で検出された弁５の下流側の水圧Ｐ1 が目標流量Ｑ
ｒに対応して設定された目標水圧Ｐｒになるように、弁
５の開度Ｕ1 をＰＩ制御演算部１１ａによって自動制御
する。なお、弁５の開度−抵抗特性における非直線性を
補正するために、検出された弁５の開度Ｕ1 をＰＩ制御
演算部１１ａへ帰還させることによって、弁５の開度制
御精度を向上させている。
１３で検出された弁５の下流側の水圧Ｐ1 が目標流量Ｑ
ｒに対応して設定された目標水圧Ｐｒになるように、弁
５の開度Ｕ1 をＰＩ制御演算部１１ａによって自動制御
する。なお、弁５の開度−抵抗特性における非直線性を
補正するために、検出された弁５の開度Ｕ1 をＰＩ制御
演算部１１ａへ帰還させることによって、弁５の開度制
御精度を向上させている。
【０００９】この場合、ＰＩ制御演算部１１ａが、水圧
Ｐ1 を読取って、所定のＰＩ制御演算を実行して、駆動
制御部１１ｂに操作量ΔＵ1 を出力して、実際に弁５の
流路が開閉駆動するまでの一連の動作を行う周期を制御
周期と言う。この制御周期内に弁５における流路を開閉
する機械的要素が含まれるので、流入管２の径が大きい
場合、前記制御周期は１０秒〜１００秒程度となる。
Ｐ1 を読取って、所定のＰＩ制御演算を実行して、駆動
制御部１１ｂに操作量ΔＵ1 を出力して、実際に弁５の
流路が開閉駆動するまでの一連の動作を行う周期を制御
周期と言う。この制御周期内に弁５における流路を開閉
する機械的要素が含まれるので、流入管２の径が大きい
場合、前記制御周期は１０秒〜１００秒程度となる。
【００１０】また、下流側の弁制御部１２は、流量計１
４で検出された弁６の下流側の流量、すなわち配水池４
の流入量Ｑが目標流量Ｑｒになるように、弁６の開度Ｕ
2 をＰＩ制御演算部１２ａによって自動制御する。この
ように構成された図６に示す流入弁制御装置１０の動作
を図７（ａ），図７（ｂ）に示す流入量制御応答特性図
および水圧特性図を用いて説明する。
４で検出された弁６の下流側の流量、すなわち配水池４
の流入量Ｑが目標流量Ｑｒになるように、弁６の開度Ｕ
2 をＰＩ制御演算部１２ａによって自動制御する。この
ように構成された図６に示す流入弁制御装置１０の動作
を図７（ａ），図７（ｂ）に示す流入量制御応答特性図
および水圧特性図を用いて説明する。
【００１１】図７（ａ）は、目標流量Ｑｒを時刻ｔ＝０
（秒）において、６３００［ｍ3 ／ｈ］から１０００
［ｍ3 ／ｈ］へ変更した場合に、各時刻ｔにおける実際
の流入量Ｑの変化を示す実測図である。なお、この図に
おいては、上流側の弁制御部１１の制御周期は９０秒に
設定され、下流側の弁制御部１２の制御周期は１５秒に
設定されている。図示するように、約１５０秒後には、
流入量Ｑは目標流量Ｑｒに達する。
（秒）において、６３００［ｍ3 ／ｈ］から１０００
［ｍ3 ／ｈ］へ変更した場合に、各時刻ｔにおける実際
の流入量Ｑの変化を示す実測図である。なお、この図に
おいては、上流側の弁制御部１１の制御周期は９０秒に
設定され、下流側の弁制御部１２の制御周期は１５秒に
設定されている。図示するように、約１５０秒後には、
流入量Ｑは目標流量Ｑｒに達する。
【００１２】また、図７（ｂ）は、図７（ａ）と同様
に、目標流量Ｑｒを時刻ｔ＝０（秒）において、６３０
０［ｍ3 ／ｈ］から１０００［ｍ3 ／ｈ］へ変更した場
合に、各時刻ｔにおける弁５に対する流入圧力Ｐ0 と、
同一弁５の出力側の１段目減圧後の圧力Ｐ1 と、下流側
の弁６の出力側の２段目減圧後の圧力、すなわち配水池
４へ流入する時の流出圧力Ｐ2 の変化を示す図である。
図示するように、例えば、６００秒程度（約１０分）経
過後に、弁５の出力側の水圧Ｐ1 が目標水圧Ｐｒに達す
る。このように、目標流量Ｑｒを変更すると、所定時間
後に、流入量Ｑおよび水圧Ｐ1 が目標流量Ｑr および目
標水圧Ｐｒに達する。
に、目標流量Ｑｒを時刻ｔ＝０（秒）において、６３０
０［ｍ3 ／ｈ］から１０００［ｍ3 ／ｈ］へ変更した場
合に、各時刻ｔにおける弁５に対する流入圧力Ｐ0 と、
同一弁５の出力側の１段目減圧後の圧力Ｐ1 と、下流側
の弁６の出力側の２段目減圧後の圧力、すなわち配水池
４へ流入する時の流出圧力Ｐ2 の変化を示す図である。
図示するように、例えば、６００秒程度（約１０分）経
過後に、弁５の出力側の水圧Ｐ1 が目標水圧Ｐｒに達す
る。このように、目標流量Ｑｒを変更すると、所定時間
後に、流入量Ｑおよび水圧Ｐ1 が目標流量Ｑr および目
標水圧Ｐｒに達する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示す流入弁制御装置１０においても、まだ次のような課
題があった。
示す流入弁制御装置１０においても、まだ次のような課
題があった。
【００１４】すなわち、目標流量Ｑｒが変化すると、各
弁５，６専用の弁制御部１１，１２が同時に同一の流入
量Ｑを用いて各弁５，６の各開度Ｕ1 ，Ｕ2 に対する制
御を開始する。
弁５，６専用の弁制御部１１，１２が同時に同一の流入
量Ｑを用いて各弁５，６の各開度Ｕ1 ，Ｕ2 に対する制
御を開始する。
【００１５】その結果、図７（ｂ）に示すように、双方
の弁制御部１１，１２の制御動作が互いに干渉しあっ
て、短時間で水圧Ｐ1 が目標水圧Ｐｒに達しなく、制御
精度が低下する懸念がある。また、制御過程において一
時的に一方の弁に過大な減圧が印加し、弁の破損やキャ
ビティに起因する騒音が発生する懸念がある。
の弁制御部１１，１２の制御動作が互いに干渉しあっ
て、短時間で水圧Ｐ1 が目標水圧Ｐｒに達しなく、制御
精度が低下する懸念がある。また、制御過程において一
時的に一方の弁に過大な減圧が印加し、弁の破損やキャ
ビティに起因する騒音が発生する懸念がある。
【００１６】具体的に説明すると、弁５の開度Ｕ1 が変
化すると、他方の弁制御部１２の入力である流入量Ｑが
変化してしまう。逆に、弁６の開度Ｕ2 が変化すると、
弁制御部１１の入力である水圧Ｐ1 が変化してしまう。
このように、弁制御部１１，１２相互間で干渉現象が発
生する。このような問題を解消するために、前述したよ
うに、各弁制御部１１，１２の各制御周期の比を３倍以
上に設定する手法が採用されている。
化すると、他方の弁制御部１２の入力である流入量Ｑが
変化してしまう。逆に、弁６の開度Ｕ2 が変化すると、
弁制御部１１の入力である水圧Ｐ1 が変化してしまう。
このように、弁制御部１１，１２相互間で干渉現象が発
生する。このような問題を解消するために、前述したよ
うに、各弁制御部１１，１２の各制御周期の比を３倍以
上に設定する手法が採用されている。
【００１７】しかし、この場合においても、長い制御周
期で制御される弁制御部の制御応答が遅くなる。すなわ
ち、図６の制御装置においては、前述したように、弁５
の弁制御部１１の制御周期を９０秒、弁６の弁制御部１
２の制御周期を１５秒に設定しているので、弁５を用い
た圧力制御の制御応答が遅くなり、結果的に、弁６の減
圧量が過大になる。図７（ｂ）の時刻ｔ＝６０近傍に示
すように、一時的に、各弁５，６が受持つ減圧量が著し
く不均衡になる場合が発生する。過大な減圧を受持つ方
の弁６が損傷する懸念がある。
期で制御される弁制御部の制御応答が遅くなる。すなわ
ち、図６の制御装置においては、前述したように、弁５
の弁制御部１１の制御周期を９０秒、弁６の弁制御部１
２の制御周期を１５秒に設定しているので、弁５を用い
た圧力制御の制御応答が遅くなり、結果的に、弁６の減
圧量が過大になる。図７（ｂ）の時刻ｔ＝６０近傍に示
すように、一時的に、各弁５，６が受持つ減圧量が著し
く不均衡になる場合が発生する。過大な減圧を受持つ方
の弁６が損傷する懸念がある。
【００１８】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、流路に直列介挿された各弁を制御する弁制
御部を一定周期で択一的に選択して駆動させることによ
って、同時に双方の弁が制御されるのを防止でき、制御
動作中に一方の弁に過大減圧が印加されるのを未然に防
止でき、かつ制御応答特性を大幅に向上できる流入弁制
御装置を提供することを目的とする。
ものであり、流路に直列介挿された各弁を制御する弁制
御部を一定周期で択一的に選択して駆動させることによ
って、同時に双方の弁が制御されるのを防止でき、制御
動作中に一方の弁に過大減圧が印加されるのを未然に防
止でき、かつ制御応答特性を大幅に向上できる流入弁制
御装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に本発明は、高圧の流体流出部から低圧の流体流入部へ
の流路に直列介挿された第１，第２の弁の各開度を調整
することによって、流体流入部への流入量を目標流量に
制御する流入弁制御装置において、
に本発明は、高圧の流体流出部から低圧の流体流入部へ
の流路に直列介挿された第１，第２の弁の各開度を調整
することによって、流体流入部への流入量を目標流量に
制御する流入弁制御装置において、
【００２０】流入量を検出する流入量検出手段と、検出
された流入量が目標流量になるように第１の弁の開度を
制御する第１の弁制御部と、検出された流入量が目標流
量になるように第２の弁の開度を制御する第２の弁制御
部と、第１，第２の弁制御部を択一的に動作させる弁制
御部切換手段と、各弁相互間の減圧比を検出する減圧比
検出手段と、各弁制御部による各弁に対する開度の各制
御方向および減圧比に基づいて弁制御部切換手段により
駆動すべき弁制御部を選択させる判定手段とを備えたも
のである。
された流入量が目標流量になるように第１の弁の開度を
制御する第１の弁制御部と、検出された流入量が目標流
量になるように第２の弁の開度を制御する第２の弁制御
部と、第１，第２の弁制御部を択一的に動作させる弁制
御部切換手段と、各弁相互間の減圧比を検出する減圧比
検出手段と、各弁制御部による各弁に対する開度の各制
御方向および減圧比に基づいて弁制御部切換手段により
駆動すべき弁制御部を選択させる判定手段とを備えたも
のである。
【００２１】
【作用】このように構成された流入弁制御装置において
は、高圧の流体流出部から低圧の流体流入部への流路に
直列介挿された第１，第２の弁の各開度は、それぞれ専
用の第１，第２の弁制御部によって、流入量が目標流量
になるように制御される。この場合、各弁制御部は同時
に動作することはなく、弁制御部切換手段によって、一
定の制御周期毎にいずれか一方の弁制御部のみが動作し
ている。すなわち、弁制御部相互間において干渉現象が
発生することはない。
は、高圧の流体流出部から低圧の流体流入部への流路に
直列介挿された第１，第２の弁の各開度は、それぞれ専
用の第１，第２の弁制御部によって、流入量が目標流量
になるように制御される。この場合、各弁制御部は同時
に動作することはなく、弁制御部切換手段によって、一
定の制御周期毎にいずれか一方の弁制御部のみが動作し
ている。すなわち、弁制御部相互間において干渉現象が
発生することはない。
【００２２】そして、次の制御周期において、上流側ま
たは下流側のいずれの弁に対する弁制御部を動作させる
かの判定を判定手段で行う。この判定手段における判定
の判断に使用する項目は、各弁における現在の各開度の
制御方向と、現在の各弁相互間の減圧比である。
たは下流側のいずれの弁に対する弁制御部を動作させる
かの判定を判定手段で行う。この判定手段における判定
の判断に使用する項目は、各弁における現在の各開度の
制御方向と、現在の各弁相互間の減圧比である。
【００２３】このように、一定の制御周期毎に、次の制
御周期で動作させる弁制御部を、現在の弁の動作状態を
参照して決定しているので、いずれか一方の弁のみに過
大な減圧負担が加わることを未然に防止できる。また、
結果的に各弁制御部の制御周期を等しく設定しているの
で、この制御周期を弁の機械的開閉動作に必要な最短の
制御周期に設定することによって、制御応答を改善でき
る。
御周期で動作させる弁制御部を、現在の弁の動作状態を
参照して決定しているので、いずれか一方の弁のみに過
大な減圧負担が加わることを未然に防止できる。また、
結果的に各弁制御部の制御周期を等しく設定しているの
で、この制御周期を弁の機械的開閉動作に必要な最短の
制御周期に設定することによって、制御応答を改善でき
る。
【００２４】
【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。
る。
【００２５】図１は実施例の流入弁制御装置を示す概略
構成図である。図５，図６に示す従来の装置と同一部分
には同一符号か付してある。したがって、重複する部分
の詳細説明は省略されている。
構成図である。図５，図６に示す従来の装置と同一部分
には同一符号か付してある。したがって、重複する部分
の詳細説明は省略されている。
【００２６】この実施例の流入弁制御装置においては、
流体流出部としての貯水池１と流体流入部としての配水
池４とを接続する流入管２に、上流側の弁５の流入圧力
Ｐ0を検出する水圧計８，配水池４へ流入する水の単位
時間当りの流入量Ｑを検出する流量計７、弁５および弁
６が介挿されている。また、弁６の両端に両端圧力差
（Ｐ1 −Ｐ2 ）を検出する別の水圧計９が接続されてい
る。
流体流出部としての貯水池１と流体流入部としての配水
池４とを接続する流入管２に、上流側の弁５の流入圧力
Ｐ0を検出する水圧計８，配水池４へ流入する水の単位
時間当りの流入量Ｑを検出する流量計７、弁５および弁
６が介挿されている。また、弁６の両端に両端圧力差
（Ｐ1 −Ｐ2 ）を検出する別の水圧計９が接続されてい
る。
【００２７】弁５には第１の弁制御部２１が接続され、
弁６には第２の弁制御部２２が接続されている。第１，
第２の弁制御部２１，２２内にはＰＩ制御演算部２１
ａ，２２ａと各弁５，６を駆動する駆動制御部２１ｂ，
２２ｂとが組込まれている。
弁６には第２の弁制御部２２が接続されている。第１，
第２の弁制御部２１，２２内にはＰＩ制御演算部２１
ａ，２２ａと各弁５，６を駆動する駆動制御部２１ｂ，
２２ｂとが組込まれている。
【００２８】そして、上流側の第１の弁制御部２１は、
水量計７で検出された流入量Ｑが目標流量Ｑｒになるよ
うに、弁５の開度Ｕ1 をＰＩ制御演算部２１ａによって
自動制御する。同様に、下流側の第２の弁制御部２２
は、水量計７で検出された流入量Ｑが目標流量Ｑｒにな
るように、弁６の開度Ｕ2 をＰＩ制御演算部２２ａによ
って自動制御する。なお、第１，第２の弁制御部２１，
２２における制御周期は各弁５，６のうちの開閉動作時
間が大きい方の弁における設定可能な最短制御周期に設
定されている。当然第１，第２の弁制御部２１，２２は
同一の制御周期に設定されている。
水量計７で検出された流入量Ｑが目標流量Ｑｒになるよ
うに、弁５の開度Ｕ1 をＰＩ制御演算部２１ａによって
自動制御する。同様に、下流側の第２の弁制御部２２
は、水量計７で検出された流入量Ｑが目標流量Ｑｒにな
るように、弁６の開度Ｕ2 をＰＩ制御演算部２２ａによ
って自動制御する。なお、第１，第２の弁制御部２１，
２２における制御周期は各弁５，６のうちの開閉動作時
間が大きい方の弁における設定可能な最短制御周期に設
定されている。当然第１，第２の弁制御部２１，２２は
同一の制御周期に設定されている。
【００２９】さらに、この実施例においては、第１，第
２の弁制御部２１，２２のＰＩ制御演算部２１ａ，２２
ａから駆動制御部２１ｂ，２２ｂへ送出される各操作量
ΔＵ1 ．ΔＵ2 の各信号路にそれぞれ接点２３ａ，２３
ｂが介挿されている。そして、各接点２３ａ，２３ｂは
一つの切換スイッチ２３として動作し、いずれか一方の
接点２３ａ．２３ｂが択一的に閉成される。この切換ス
イッチ２３は判定部２４によって切換制御される。した
がって、接点２３ａ，２３ｂが開放された側の弁制御部
２１，２２は各弁５，６に対する開度制御動作を停止す
る。
２の弁制御部２１，２２のＰＩ制御演算部２１ａ，２２
ａから駆動制御部２１ｂ，２２ｂへ送出される各操作量
ΔＵ1 ．ΔＵ2 の各信号路にそれぞれ接点２３ａ，２３
ｂが介挿されている。そして、各接点２３ａ，２３ｂは
一つの切換スイッチ２３として動作し、いずれか一方の
接点２３ａ．２３ｂが択一的に閉成される。この切換ス
イッチ２３は判定部２４によって切換制御される。した
がって、接点２３ａ，２３ｂが開放された側の弁制御部
２１，２２は各弁５，６に対する開度制御動作を停止す
る。
【００３０】また、各水圧計８，９にて検出された流入
圧力Ｐ0 およぴ両端圧力差（Ｐ1 −Ｐ2 ）は減圧比演算
部２５へ入力される。減圧比演算部２５は、各弁５，６
に印加される減圧ΔＨ1 ，ΔＨ2 を算出する。すなわ
ち、弁６の減圧ΔＨ2 は測定された圧力差（Ｐ1 −Ｐ2
）である。また、配水池４の圧力Ｈ0 は既知であるの
で、弁５の流出側の水圧Ｐ1 は簡単に算出できる（Ｐ1
＝Ｈ0 ＋ΔＨ2 ）。したがって、弁５の減圧ΔＨ1 は
（Ｐ0 −Ｐ1 ）＝（Ｐ0 −Ｈ0 −ΔＨ2 ）となる。減圧
比演算部２５は弁５，６相互間の減圧比（ΔＨ1 ／ΔＨ
2 ）を算出して、判定部２４へ送出する。
圧力Ｐ0 およぴ両端圧力差（Ｐ1 −Ｐ2 ）は減圧比演算
部２５へ入力される。減圧比演算部２５は、各弁５，６
に印加される減圧ΔＨ1 ，ΔＨ2 を算出する。すなわ
ち、弁６の減圧ΔＨ2 は測定された圧力差（Ｐ1 −Ｐ2
）である。また、配水池４の圧力Ｈ0 は既知であるの
で、弁５の流出側の水圧Ｐ1 は簡単に算出できる（Ｐ1
＝Ｈ0 ＋ΔＨ2 ）。したがって、弁５の減圧ΔＨ1 は
（Ｐ0 −Ｐ1 ）＝（Ｐ0 −Ｈ0 −ΔＨ2 ）となる。減圧
比演算部２５は弁５，６相互間の減圧比（ΔＨ1 ／ΔＨ
2 ）を算出して、判定部２４へ送出する。
【００３１】判定部２４には、減圧比（ΔＨ1 ／ΔＨ2
）の他に、第１，第２の弁制御部２１，２２のＰＩ制
御演算部２１ａ，２２ａから駆動制御部２１ｂ，２２ｂ
へ送出される各操作量ΔＵ1 ．ΔＵ2 が入力される。さ
らに、この判定部２４には外部から目標減圧比Ａが入力
されている。なお、この目標減圧比Ａは、各弁５，６が
同一規格の弁であれば１に設定されており、また同一規
格でなければ、各弁相互間で負担可能な減圧の比率に設
定されている。
）の他に、第１，第２の弁制御部２１，２２のＰＩ制
御演算部２１ａ，２２ａから駆動制御部２１ｂ，２２ｂ
へ送出される各操作量ΔＵ1 ．ΔＵ2 が入力される。さ
らに、この判定部２４には外部から目標減圧比Ａが入力
されている。なお、この目標減圧比Ａは、各弁５，６が
同一規格の弁であれば１に設定されており、また同一規
格でなければ、各弁相互間で負担可能な減圧の比率に設
定されている。
【００３２】そして、前記判定部２４は、前述した制御
周期毎に、減圧比演算部２５から入力される減圧比（Δ
Ｈ1 ／ΔＨ2 ），第１，第２の弁制御部２１，２２の各
操作量ΔＵ1 ．ΔＵ2 を読取って、図２に示す判定処理
を実行する。すなわち、Ｐ（プログラムステップ）１に
おいて、読取った減圧比（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）と目標減圧
比Ａとの大小を比較し、次の各ステップＰ２，Ｐ３にお
いて、各操作量ΔＵ1．ΔＵ2 の極性を判断する。すな
わち、各弁５，６の開度Ｕ1 ，Ｕ2 を増加しようとして
いるのか、減少しようとしているのかを判断する。そし
て、Ｐ１〜Ｐ３の判断結果に従って、現在の減圧比およ
び制御方向の状態を条件１〜条件４の４つの条件に分類
して、各条件に対応して、Ｐ４およびＰ５にて次の制御
周期にいずれの弁制御部２１，２２を動作させるかを決
定する。
周期毎に、減圧比演算部２５から入力される減圧比（Δ
Ｈ1 ／ΔＨ2 ），第１，第２の弁制御部２１，２２の各
操作量ΔＵ1 ．ΔＵ2 を読取って、図２に示す判定処理
を実行する。すなわち、Ｐ（プログラムステップ）１に
おいて、読取った減圧比（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）と目標減圧
比Ａとの大小を比較し、次の各ステップＰ２，Ｐ３にお
いて、各操作量ΔＵ1．ΔＵ2 の極性を判断する。すな
わち、各弁５，６の開度Ｕ1 ，Ｕ2 を増加しようとして
いるのか、減少しようとしているのかを判断する。そし
て、Ｐ１〜Ｐ３の判断結果に従って、現在の減圧比およ
び制御方向の状態を条件１〜条件４の４つの条件に分類
して、各条件に対応して、Ｐ４およびＰ５にて次の制御
周期にいずれの弁制御部２１，２２を動作させるかを決
定する。
【００３３】（１）条件１：ΔＵ1 ＞０，ΔＵ2 ＞０、
かつＡ＞（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）の場合 すなわち、流入量Ｑを増加するために弁５，６に対して
開方向操作を行おうとしており、かつ弁６の減圧負担分
が設定値より大きいので、この条件１においては、切換
スイッチ２３に対して、弁６の弁制御部２２を動作させ
るために、接点２３ｂを閉じ、接点２３ａを開放する制
御信号を送出する。その結果、次の制御周期において、
弁５の開度Ｕ1 は固定であり、弁６の開度Ｕ2 が増大す
る。よって。流入量Ｑが増加し、全体の減圧量に対する
弁６の減圧負担率が減少し、弁５，６相互間の減圧比
（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）が目標減圧比Ａに近ずく。
かつＡ＞（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）の場合 すなわち、流入量Ｑを増加するために弁５，６に対して
開方向操作を行おうとしており、かつ弁６の減圧負担分
が設定値より大きいので、この条件１においては、切換
スイッチ２３に対して、弁６の弁制御部２２を動作させ
るために、接点２３ｂを閉じ、接点２３ａを開放する制
御信号を送出する。その結果、次の制御周期において、
弁５の開度Ｕ1 は固定であり、弁６の開度Ｕ2 が増大す
る。よって。流入量Ｑが増加し、全体の減圧量に対する
弁６の減圧負担率が減少し、弁５，６相互間の減圧比
（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）が目標減圧比Ａに近ずく。
【００３４】（２）条件２：ΔＵ1 ＞０，ΔＵ2 ＞０、
かつＡ＜（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）の場合 すなわち、流入量Ｑを増加するために弁５，６に対して
開方向操作を行おうとしており、かつ弁５の減圧負担分
が設定値より大きいので、この条件２においては、切換
スイッチ２３に対して、弁５の弁制御部２１を動作させ
るために、接点２３ａを閉じ、接点２３ｂを開放する制
御信号を送出する。この場合、次の制御周期において、
弁６の開度Ｕ2 は固定であり、弁５の開度Ｕ1 が増大す
る。よって。流入量Ｑが増加し、全体の減圧量に対する
弁５の減圧負担率が減少し、弁５，６相互間の減圧比
（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）が目標減圧比Ａに近ずく。
かつＡ＜（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）の場合 すなわち、流入量Ｑを増加するために弁５，６に対して
開方向操作を行おうとしており、かつ弁５の減圧負担分
が設定値より大きいので、この条件２においては、切換
スイッチ２３に対して、弁５の弁制御部２１を動作させ
るために、接点２３ａを閉じ、接点２３ｂを開放する制
御信号を送出する。この場合、次の制御周期において、
弁６の開度Ｕ2 は固定であり、弁５の開度Ｕ1 が増大す
る。よって。流入量Ｑが増加し、全体の減圧量に対する
弁５の減圧負担率が減少し、弁５，６相互間の減圧比
（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）が目標減圧比Ａに近ずく。
【００３５】（３）条件３：ΔＵ1 ＜０，ΔＵ2 ＜０、
かつＡ＞（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）の場合 すなわち、流入量Ｑを減少するために弁５，６に対して
閉方向操作を行おうとしており、かつ弁６の減圧負担分
が設定値より大きいので、この条件３においては、切換
スイッチ２３に対して、弁５の弁制御部２１を動作させ
るために、接点２３ａを閉じ、接点２３ｂを開放する制
御信号を送出する。したがって、次の制御周期におい
て、弁６の開度Ｕ2 は固定であり、弁５の開度Ｕ1 が減
少する。よって。流入量Ｑが減少し、全体の減圧量に対
する弁５の減圧負担率が増加し、弁５，６相互間の減圧
比（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）が目標減圧比Ａに近ずく。
かつＡ＞（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）の場合 すなわち、流入量Ｑを減少するために弁５，６に対して
閉方向操作を行おうとしており、かつ弁６の減圧負担分
が設定値より大きいので、この条件３においては、切換
スイッチ２３に対して、弁５の弁制御部２１を動作させ
るために、接点２３ａを閉じ、接点２３ｂを開放する制
御信号を送出する。したがって、次の制御周期におい
て、弁６の開度Ｕ2 は固定であり、弁５の開度Ｕ1 が減
少する。よって。流入量Ｑが減少し、全体の減圧量に対
する弁５の減圧負担率が増加し、弁５，６相互間の減圧
比（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）が目標減圧比Ａに近ずく。
【００３６】（４）条件２：ΔＵ1 ＜０，ΔＵ2 ＜０、
かつＡ＞（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）の場合 すなわち、流入量Ｑを増加するために弁５，６に対して
開方向操作を行おうとしており、かつ弁５の減圧負担分
が設定値より大きいので、この条件４においては、切換
スイッチ２３に対して、弁６の弁制御部２２を動作させ
るために、接点２３ａを開放し、接点２３ｂを閉じる制
御信号を送出する。この場合、次の制御周期において、
弁５の開度Ｕ1 は固定であり、弁６の開度Ｕ2 が減少す
る。よって。流入量Ｑが増加し、全体の減圧量に対する
弁６の減圧負担率が増加し、弁５，６相互間の減圧比
（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）が目標減圧比Ａに近ずく。
かつＡ＞（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）の場合 すなわち、流入量Ｑを増加するために弁５，６に対して
開方向操作を行おうとしており、かつ弁５の減圧負担分
が設定値より大きいので、この条件４においては、切換
スイッチ２３に対して、弁６の弁制御部２２を動作させ
るために、接点２３ａを開放し、接点２３ｂを閉じる制
御信号を送出する。この場合、次の制御周期において、
弁５の開度Ｕ1 は固定であり、弁６の開度Ｕ2 が減少す
る。よって。流入量Ｑが増加し、全体の減圧量に対する
弁６の減圧負担率が増加し、弁５，６相互間の減圧比
（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）が目標減圧比Ａに近ずく。
【００３７】以上説明したように、目標流量Ｑｒを変化
した場合に、流入量Ｑが目標流量Ｑｒに近ずく過程で、
弁５，６相互間の減圧比（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）を監視し、
この減圧比（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）が目標減圧比Ａに接近す
る方向に開度が変化する弁の弁制御部２１，２２を選択
設定している。したがって、たとえ目標流量Ｑｒを大き
く変化した場合であっても、流量Ｑの変化過程におい
て、弁５，６相互間の減圧比（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）が目標
減圧比Ａから大きく外れることはない。
した場合に、流入量Ｑが目標流量Ｑｒに近ずく過程で、
弁５，６相互間の減圧比（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）を監視し、
この減圧比（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）が目標減圧比Ａに接近す
る方向に開度が変化する弁の弁制御部２１，２２を選択
設定している。したがって、たとえ目標流量Ｑｒを大き
く変化した場合であっても、流量Ｑの変化過程におい
て、弁５，６相互間の減圧比（ΔＨ1 ／ΔＨ2 ）が目標
減圧比Ａから大きく外れることはない。
【００３８】したがって、いずれか一方の弁５．６に許
容減圧を越える減圧負担が印加されることはないので、
弁５，６が損傷を受けたり、キャビィティに起因する騒
音が発生することを未然に防止できる。
容減圧を越える減圧負担が印加されることはないので、
弁５，６が損傷を受けたり、キャビィティに起因する騒
音が発生することを未然に防止できる。
【００３９】また、同時に両方の弁制御部２１，２２が
制御動作を実行することはないので、従来装置に生じた
干渉現象が発生することはない。また、両方の弁制御部
２１，２２の制御周期を弁５，６の特性で定まる最短時
間の同一値に設定することが可能となる。その結果、流
入量Ｑおよび各部の水圧Ｐ0 ，Ｐ1 が目標流量Ｑｒで定
まる各目標圧力に達するまでの時間を大幅に短縮でき、
制御応答特性を大幅に向上できる。
制御動作を実行することはないので、従来装置に生じた
干渉現象が発生することはない。また、両方の弁制御部
２１，２２の制御周期を弁５，６の特性で定まる最短時
間の同一値に設定することが可能となる。その結果、流
入量Ｑおよび各部の水圧Ｐ0 ，Ｐ1 が目標流量Ｑｒで定
まる各目標圧力に達するまでの時間を大幅に短縮でき、
制御応答特性を大幅に向上できる。
【００４０】図３は本発明の他の実施例に係わる流入弁
制御装置を示す概略構成図である。図１に示す実施例と
同一部分には同一符号が付してある。したがって、重複
する部分の詳細説明は省略されている。
制御装置を示す概略構成図である。図１に示す実施例と
同一部分には同一符号が付してある。したがって、重複
する部分の詳細説明は省略されている。
【００４１】この実施例においては、各弁５，６を制御
する第１，第２の弁制御部２１，２２のＰＩ制御演算部
として、各弁５，６の実際の開度Ｕ1 ，Ｕ2 に応じてゲ
インが変化するゲイン・スケージューリング式ＰＩ制御
演算部２１aa，２２aaが採用されている。このような、
ゲイン・スケージューリング式ＰＩ制御演算部２１aa，
２２aaを用いることによって、弁開度−弁抵抗特性の非
線形特性が補正される。
する第１，第２の弁制御部２１，２２のＰＩ制御演算部
として、各弁５，６の実際の開度Ｕ1 ，Ｕ2 に応じてゲ
インが変化するゲイン・スケージューリング式ＰＩ制御
演算部２１aa，２２aaが採用されている。このような、
ゲイン・スケージューリング式ＰＩ制御演算部２１aa，
２２aaを用いることによって、弁開度−弁抵抗特性の非
線形特性が補正される。
【００４２】図４（ａ）は、図３の実施例装置におい
て、目標流量Ｑｒを時刻ｔ＝０（秒）に、６３００［ｍ
3 ／ｈ］から１０００［ｍ3 ／ｈ］へ変更した場合に、
各時刻ｔにおける実際の流入量Ｑの変化を示す実測図で
ある。なお、各弁制御部２１，２２の制御周期は１５秒
に設定されている。図示するように、約１５０秒後に
は、流入量Ｑは目標流量Ｑｒに達する。
て、目標流量Ｑｒを時刻ｔ＝０（秒）に、６３００［ｍ
3 ／ｈ］から１０００［ｍ3 ／ｈ］へ変更した場合に、
各時刻ｔにおける実際の流入量Ｑの変化を示す実測図で
ある。なお、各弁制御部２１，２２の制御周期は１５秒
に設定されている。図示するように、約１５０秒後に
は、流入量Ｑは目標流量Ｑｒに達する。
【００４３】また、図４（ｂ）は、図４（ａ）と同様
に、目標流量Ｑｒを時刻ｔ＝０（秒）に、６３００［ｍ
3 ／ｈ］から１０００［ｍ3 ／ｈ］へ変更した場合に、
各時刻ｔにおける弁５に対する流入圧力Ｐ0 と、同一弁
５の出力側の１段目減圧後の圧力Ｐ1 と、下流側の弁６
の出力側の２段目減圧後の圧力（流出圧力）Ｐ2 の変化
を示す図である。図示するように、図４（ａ）の流入量
Ｑｒと同様に、約１５０秒後に、各圧力Ｐ0 ，Ｐ1 は、
目標流量Ｑｒで定まる各目標圧力に達する。
に、目標流量Ｑｒを時刻ｔ＝０（秒）に、６３００［ｍ
3 ／ｈ］から１０００［ｍ3 ／ｈ］へ変更した場合に、
各時刻ｔにおける弁５に対する流入圧力Ｐ0 と、同一弁
５の出力側の１段目減圧後の圧力Ｐ1 と、下流側の弁６
の出力側の２段目減圧後の圧力（流出圧力）Ｐ2 の変化
を示す図である。図示するように、図４（ａ）の流入量
Ｑｒと同様に、約１５０秒後に、各圧力Ｐ0 ，Ｐ1 は、
目標流量Ｑｒで定まる各目標圧力に達する。
【００４４】また、図７（ｂ）に示すように、制御過程
において、弁６の流入側圧力Ｐ1 が大きく変動すること
はないので、弁６が受持つ減圧量ΔＨ2 が許容限界を越
えることはない。
において、弁６の流入側圧力Ｐ1 が大きく変動すること
はないので、弁６が受持つ減圧量ΔＨ2 が許容限界を越
えることはない。
【００４５】このように、短時間で各圧力Ｐ0 ，Ｐ1 を
目標圧力に一致させることができ、制御応答性能を大幅
に向上できると共に、制御過程で各弁５．６にたとえ一
時的であっても許容限界を越える減圧量が印加されるこ
とはないので、装置全体の信頼性およひ安全性を向上で
きる。
目標圧力に一致させることができ、制御応答性能を大幅
に向上できると共に、制御過程で各弁５．６にたとえ一
時的であっても許容限界を越える減圧量が印加されるこ
とはないので、装置全体の信頼性およひ安全性を向上で
きる。
【００４６】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例装置においては、上水道プラン
トに適用したが、一般の産業科学プラントに適用するこ
とが可能である。
るものではない。実施例装置においては、上水道プラン
トに適用したが、一般の産業科学プラントに適用するこ
とが可能である。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように本発明の流入弁制御
装置によれば、流路に直列介挿された各弁を制御する弁
制御部を、現在の各弁の制御方向および弁相互間の減圧
比でもって一義的に定まる方を一定周期で択一的に選択
して駆動させている。したがって、同時に双方の弁が制
御されるのを防止でき、制御動作過程に一方の弁に過大
減圧が印加されるのを未然に防止でき、かつ制御応答特
性を大幅に向上できる。
装置によれば、流路に直列介挿された各弁を制御する弁
制御部を、現在の各弁の制御方向および弁相互間の減圧
比でもって一義的に定まる方を一定周期で択一的に選択
して駆動させている。したがって、同時に双方の弁が制
御されるのを防止でき、制御動作過程に一方の弁に過大
減圧が印加されるのを未然に防止でき、かつ制御応答特
性を大幅に向上できる。
【図１】 本発明の一実施例に係わる流入弁制御装置を
示す概略構成図、
示す概略構成図、
【図２】 同実施例装置の動作を示す流れ図、
【図３】 本発明の他の実施例に係わる流入弁制御装置
を示す概略構成図、
を示す概略構成図、
【図４】 同実施例装置の動作特性図、
【図５】 一般的な上水道プラントを示す模式図、
【図６】 従来の流入弁制御装置を示す概略構成図、
【図７】 同従来装置の動作特性図。
１…貯水池、２…流入管、４…配水池、５，６…弁，７
…流量系、８，９…水圧計、２１…第１の弁制御部、２
２…第２の弁制御部、２３…切換スイッチ、２４…判定
部、２５…減圧比演算部。
…流量系、８，９…水圧計、２１…第１の弁制御部、２
２…第２の弁制御部、２３…切換スイッチ、２４…判定
部、２５…減圧比演算部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 幸治 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会 社東芝本社事務所内 (56)参考文献 特開 平１−219912（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−129788（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−93789（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−33990（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G05D 7/06 G05D 7/00
Claims (1)
- 【請求項１】 高圧の流体流出部から低圧の流体流入部
への流路に直列介挿された第１，第２の弁の各開度を調
整することによって、前記流体流入部への流入量を目標
流量に制御する流入弁制御装置において、 前記流入量を検出する流入量検出手段と、検出された流
入量が前記目標流量になるように前記第１の弁の開度を
制御する第１の弁制御部と、前記検出された流入量が前
記目標流量になるように第２の弁の開度を制御する第２
の弁制御部と、前記第１，第２の弁制御部を択一的に動
作させる弁制御部切換手段と、前記各弁相互間の減圧比
を検出する減圧比検出手段と、前記各弁制御部による各
弁に対する開度の各制御方向および前記減圧比に基づい
て前記弁制御部切換手段により駆動すべき弁制御部を選
択させる判定手段とを備えた流入弁制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19196792A JP2938277B2 (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 流入弁制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19196792A JP2938277B2 (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 流入弁制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0635543A JPH0635543A (ja) | 1994-02-10 |
| JP2938277B2 true JP2938277B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=16283428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19196792A Expired - Fee Related JP2938277B2 (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 流入弁制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2938277B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100445631B1 (ko) * | 2001-07-12 | 2004-08-25 | 삼성전자주식회사 | 반도체 제조 설비의 슬롯 밸브 개폐장치 |
| JP2003280745A (ja) * | 2002-03-25 | 2003-10-02 | Stec Inc | マスフローコントローラ |
| TWI386578B (zh) * | 2003-01-17 | 2013-02-21 | Applied Materials Inc | 避免一質量流量控制器涉及一質量流量控制器陣列中之干擾的方法 |
-
1992
- 1992-07-20 JP JP19196792A patent/JP2938277B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0635543A (ja) | 1994-02-10 |
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