JP5731756B2

JP5731756B2 - 制御システム

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Publication number: JP5731756B2
Application number: JP2010079502A
Authority: JP
Inventors: 山田　晃; 山田　　晃; 熊澤　雄一; 雄一熊澤; 知也中田; 勝美森川
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2015-06-10
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: JP2011208922A; US20110242722A1; EP2375158A1; CN102207293A

Description

本発明は、燃焼炉の燃焼を制御する制御システムに関するものである。

従来より、ボイラシステムなどの燃焼炉を備えたシステムにおいて、燃料バルブや点火トランスなどの燃焼炉の燃焼を制御する各構成要素に対して、配線ケーブルを介して通電を制御することによってその燃焼を制御するようにした制御装置システムが知られている。一般に、燃料バルブなどの各構成要素の制御には電磁リレーが用いられているが、リレー接点が溶着するなど電磁リレーが故障してしまうと、燃料流出などが生じる恐れがある。そこで、安全のためにリレーを２重に設けたり、リレーの接点の負荷側の電圧を測定して溶着を検出したりする技術が数多く提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。

特開昭６２−００７３２９号公報特開２００９−１６８４０４号公報

しかしながら、単にリレーを２重に設けただけでは、両方に異常が生じた場合には対応することができなかった。また、負荷側の電圧を測定する技術では、一方が溶着している状態で他方をテスト等で動作させると負荷が誤動作する恐れがあった。このため、従来より、簡便に誤動作を防ぐことができる制御システムが要求されていた。

そこで、本発明は、簡便に誤動作を防ぐことができる制御システムを提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明に係る制御システムは、電力を供給する電源部と、電力が供給されることにより駆動する少なくとも１つの負荷と、この負荷毎に設けられ、前記電源部に対して直列に接続された第１の電磁リレーと、前記電源部および第１の電磁リレーに対して直列に接続された第２の電磁リレーと、前記電源部、第１の電磁リレーおよび第２の電磁リレーに対して直列に接続された第３の電磁リレーと、前記第１の電磁リレー、前記第２の電磁リレーおよび前記第３の電磁リレーに対して駆動を制御する駆動信号を出力する制御部とを備えたことを特徴とするものである。

上記制御システムにおいて、前記第１〜第３の電磁リレーの駆動を検出し、この検出結果を前記制御部に出力する検出部をさらに備え、前記制御部は、出力した前記駆動信号に基づく前記検出部からの前記検出結果に基づいて、前記第１〜第３の電磁リレーの異常を検出するようにしてもよい。

本発明によれば、第１〜第３の電磁リレーを直列に接続するという簡便な構成を採ることにより、全ての電磁リレーが駆動しないと負荷に電力が供給されないので、負荷の誤動作を防ぐことができる。

図１は、本発明に係る制御システムの構成を模式的に示す図である。図２は、本発明に係る制御システムにおける異常検出動作を説明する図である。図３は、本発明に係る制御システムの具体例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

＜燃焼制御システムの構成＞
図１に示すように、本実施の形態に係る燃焼制御システムは、電源１と、この電源１と２本の接続線２，３により直列に接続された負荷４と、接続線２に直列に接続された第１のリレーＫ１および第３のリレーＫ３と、接続線３に直列に接続された第２のリレーＫ２と、制御部５とを備えている。

第１のリレーＫ１、第２のリレーＫ２および第３のリレーＫ３は、機械的接点を有する公知の電磁リレーから構成される。これらのうち、第１，第２のリレーＫ１，Ｋ２は、緊急遮断用のリレーであり、燃焼制御システムに異常が発生したときに接点を開状態（ＯＦＦ状態）として負荷４の通電を遮断するものであり、通常は接点が閉状態（ＯＮ状態）となっている。一方、第３のリレーＫ３は、通常制御用のリレーであり、ＯＮ状態とＯＦＦ状態を切り換えることにより負荷４の駆動を制御するものである。このような第１〜第３のリレーＫ１〜Ｋ３は、制御部５から駆動信号が入力されると接点をＯＮ状態とし、駆動信号が入力されないと接点をＯＦＦ状態とする。また、第１〜第３のリレーＫ１〜Ｋ３には、その動作を検出する検出回路が設けられており、この検出結果（Ｋ１−ＦＢ，Ｋ２−ＦＢ，Ｋ３−ＦＢ）は制御部４に出力される。

負荷４は、パイロットバルブ、メインバルブ、点火トランスなど、燃焼炉を制御する構成要素からなる。このような負荷４は、電源１から通電すると動作する。

制御部５は、第１〜第３のリレーＫ１〜Ｋ３に対して駆動信号を出力することにより、第１〜第３のリレーＫ１〜Ｋ３の接点の開閉を制御する電気回路から構成される。また、制御部５は、第１〜第３のリレーＫ１〜Ｋ３に対して出力する駆動信号と、上述した検出回路から入力される検出結果とに基づいて、第１〜第３のリレーＫ１〜Ｋ３の異常を検出する異常検出動作を行う。この異常検出動作については後述する。

このように、第１〜第３のリレーＫ１〜Ｋ３を直列に接続して、これら全てがＯＮ状態にならないと負荷４が動作しないという構成を採ることにより、第１〜第３のリレーＫ１〜Ｋ３の何れかが故障しても、負荷４が誤動作して燃料が流出する等の異常を防ぐことができる。

＜異常検出動作＞
次に、図２を参照して、制御部５による異常検出動作について説明する。なお、この異常検出動作は、基本的に起動時に行われるものである。

まず、制御部５は、第１〜第３のリレーＫ１〜Ｋ３の全てに駆動信号を出力していない状態において、検出結果（Ｋ１−ＦＢ，Ｋ２−ＦＢ，Ｋ３−ＦＢ）から全ての第１〜第３のリレーＫ１〜Ｋ３がＯＦＦ状態であるか否かを確認する（ステップＳ１）。

第１〜第３のリレーＫ１〜Ｋ３は、正常に動作している場合、制御部５から駆動信号が入力されない限り接点がＯＦＦ状態であり、通電しない。このような場合、第１〜第３のリレーＫ１〜Ｋ３の検出回路は、通電していることを示すパルス波形（電源１が交流の場合）を検出しないはずである。そこで、制御部５は、検出結果がパルス波形を示しているか否かを確認することにより、第１〜第３のリレーＫ１〜Ｋ３の全てがＯＦＦ状態であるか否かを確認する。何れかかの第１〜第３のリレーＫ１〜Ｋ３の検出結果がパルス波形を示している、すなわちＯＮ状態であることを確認すると、制御部５は、そのＯＮ状態のリレーまたはこのリレーの検出回路に異常があることを検出する。このように異常を検出した場合、制御部５は、続くステップに進まずに全ての処理を停止する。

全ての第１〜第３のリレーＫ１〜Ｋ３がＯＦＦ状態であることを確認すると、制御部５は、第１のリレーＫ１に対して駆動信号を出力し、第１のリレーＫ１が正常に動作するか否かを確認する（ステップＳ２）。

第１のリレーＫ１は、正常に動作している場合、制御部５から駆動信号が入力されると、接点がＯＮ状態となって通電する。すると、第１のリレーＫ１の検出回路は、その通電状態を示すパルス波形を検出し、これを検出結果（Ｋ１−ＦＢ）を制御部５に出力する。したがって、検出結果としてパルス波形が入力された場合、制御部５は、第１のリレーＫ１が正常に動作していることを検出する。一方、検出結果としてパルス波形が入力されない場合、制御部５は、第１のリレーＫ１またはこの第１のリレーＫ１の検出回路に異常があることを検出する。このように異常を検出した場合、制御部５は、続くステップに進まず、全ての処理を停止する。

第１のリレーＫ１が正常に動作していることを確認すると、制御部５は、第１のリレーＫ１に対する駆動信号の出力を停止した後（ステップＳ３）、第２のリレーＫ２に対して駆動信号を出力し、第２のリレーＫ２が正常に動作するか否かを確認する（ステップＳ４）。

第２のリレーＫ２は、正常に動作している場合、制御部５から駆動信号が入力されると、接点がＯＮ状態となって通電する。すると、第２のリレーＫ２検出回路は、その通電状態を示すパルス波形を検出し、これを検出結果（Ｋ２−ＦＢ）を制御部５に出力する。したがって、検出結果としてパルス波形が入力された場合、制御部５は、第２のリレーＫ２が正常に動作していることを検出する。一方、検出結果としてパルス波形が入力されない場合、制御部５は、第２のリレーＫ２またはこの第２のリレーＫ２の検出回路に異常があることを検出する。このように異常を検出した場合、制御部５は、続くステップに進まず、全ての処理を停止する。

第２のリレーＫ２が正常に動作していることを確認すると、制御部５は、第３のリレーＫ３が正常に動作するか否かを確認するために、さらに第１のリレーＫ１に対して駆動信号を出力するとともに（ステップＳ５）、第３のリレーＫ３に対して駆動信号を出力する（ステップＳ６）。

第１のリレーＫ１および第２のリレーＫ２の接点がＯＮ状態であるとき、第３のリレーＫ３は、正常に動作している場合、制御部５から駆動信号が入力されると、接点がＯＮ状態となって通電する。すると、第３のリレーＫ３検出回路は、その通電状態を示すパルス波形を検出し、これを検出結果（Ｋ３−ＦＢ）を制御部５に出力する。したがって、検出結果としてパルス波形が入力された場合、制御部５は、第３のリレーＫ３が正常に動作していることを検出する。一方、検出結果としてパルス波形が入力されない場合、制御部５は、第３のリレーＫ３またはこの第３のリレーＫ３の検出回路に異常があることを検出する。このように異常を検出した場合、制御部５は、続くステップに進まず、全ての処理を停止する。

上述したような手順で第１〜第３のリレーＫ１〜Ｋ３の動作を確認することにより、それぞれの異常を確実に検出することができる。また、何れかのリレーまたは検出回路の異常を検出すると、全ての処理が停止されるので、燃料の流出等の異常を防ぐことができる。

＜燃焼制御システムの具体例＞

次に、燃焼制御システムの具体例を図３に示す。

図３に示す燃焼制御システムは、電源１１のＲ相側に直列に接続された第１のリレーＫ１１と、電源１１のＳ相側に直列に接続された第２のリレーＫ１２と、第１のリレーＫ１１と第２のリレーＫ１２との間に直列に接続された第３〜第５のリレーＫ１３〜Ｋ１５とを備えている。このような燃焼制御システムにおいて、第３のリレーＫ１３にはパイロットバルブ１６、第４のリレーＫ１４にはメインバルブ１７、第５のリレーＫ１５には点火トランス１８が接続されている。

第１〜第３のリレーＫ１１〜Ｋ１５は、機械的接点を有する公知の電磁リレーから構成される。これらのうち、第１，第２のリレーＫ１１，Ｋ１２は、緊急遮断用のリレーであり、燃焼制御システムに異常が発生したときに接点をＯＦＦ状態としてパイロットバルブ１６，メインバルブ１７および点火トランス１８への通電を遮断するものであり、通常は接点が閉状態（ＯＮ状態）となっている。一方、第３〜第５のリレーＫ１３〜１５は、通常制御用のリレーであり、ＯＮ状態とＯＦＦ状態を切り換えることにより接続されたパイロットバルブ１６，メインバルブ１７または点火トランス１８の駆動を制御するものである。このような第１〜第５のリレーＫ１１〜Ｋ１５は、制御装置（図示せず）から駆動信号が入力されると接点をＯＮ状態とし、駆動信号が入力されないと接点をＯＦＦ状態とする。また、第１〜第５のリレーＫ１１〜Ｋ１５には、フォトカプラを備えた回路からなり、対応するリレーの動作を検出する検出回路２１〜２５が設けられており、この検出結果は制御装置に出力される。

パイロットバルブ１６は、燃焼炉内に設けられたサブバーナへ燃料を供給する燃料流路に設けられ、サブバーナへの燃料の供給を制御する公知のバルブから構成される。このようなパイロットバルブ１６は、第１〜第３のリレーＫ１１〜Ｋ１３の接点がＯＮ状態となって通電することにより駆動する。

メインバルブ１７は、燃焼炉内に設けられたメインバーナへ燃料を供給する燃料流路に設けられ、メインバーナへの燃料の供給を制御する公知のバルブから構成される。このようなメインバルブ１７は、第１，第２，第４のリレーＫ１１，Ｋ１２，Ｋ１４の接点がＯＮ状態となって通電することにより駆動する。

点火トランス１８は、メインバーナおよびサブバーナの点火を制御する公知の点火トランスから構成される。このような点火トランス１８は、第１，第２，第５のリレーＫ１１，Ｋ１２，Ｋ１５の接点がＯＮ状態となって通電することにより駆動する。

制御装置は、第１〜第５のリレーＫ１１〜Ｋ１５に対して駆動信号を出力することにより、第１１〜第１５のリレーＫ１１〜Ｋ１５の接点の開閉を制御する電気回路から構成される。また、制御装置は、第１１〜第１５のリレーＫ１１〜Ｋ１５に対して出力する駆動信号と、検出回路２１〜２５から入力される検出結果とに基づいて、図２を参照して説明した異常検出動作と同等の、第１〜第５のリレーＫ１１〜Ｋ１５の異常を検出する異常検出動作を行う。

このように、第１〜第５のリレーＫ１１〜Ｋ１５を直列に接続して、これら全てがＯＮ状態にならないとそれぞれの負荷が動作しないような構成を採ることにより、第１〜第５のリレーＫ１１〜Ｋ１５の何れかが故障しても、燃料の流出等の異常を防ぐことができる。また、制御装置により、第１〜第５のリレー１１〜１５の異常検出動作を行うことにより、それぞれの異常を確実に検出することができる。また、何れかのリレーまたは検出回路の異常を検出すると、全ての処理が停止されるので、燃料の流出等の異常を防ぐことができる。

本発明は、ボイラシステムなど電磁リレーを備えた各種装置やシステムに適用することができる。

１，１１…電源、２，３…接続線、４…負荷、５…制御部、１６…パイロットバルブ、１７…メインバルブ、１８…点火トランス、Ｋ１，Ｋ１１…第１のリレー、Ｋ２，Ｋ１２…第２のリレー、Ｋ３，Ｋ１３…第３のリレー、Ｋ１４…第４のリレー、Ｋ５…第５のリレー。

Claims

電力を供給する電源部と、
第１，第２の端子を有し、これらの端子がそれぞれ前記電源部の第１、第２の端子に電気的に接続されて、前記電源部より電力が供給されることにより駆動する少なくとも１つの負荷と、
この負荷毎に設けられ、当該負荷の第１の端子と一端が接続された第１の電磁リレーと、
前記電源部の第１の端子に一端が接続され、他端が前記第１の電磁リレーの他端と接続された第２の電磁リレーと、
前記電源部の第２の端子と前記負荷の第２の端子との間に接続された第３の電磁リレーと、
前記第１の電磁リレー、前記第２の電磁リレーおよび前記第３の電磁リレーに対して駆動を制御する駆動信号を出力する制御部と、
前記第１〜第３の電磁リレーの駆動を検出し、この検出結果を前記制御部に出力する検出部と
を備え、
この検出部は、
前記第１の電磁リレーの駆動を検出し、この検出結果を前記制御部に出力する第１の検出部と、
前記第２の電磁リレーの駆動を検出し、この検出結果を前記制御部に出力する第２の検出部と、
前記第３の電磁リレーの駆動を検出し、この検出結果を前記制御部に出力する第３の検出部と
からなり、
前記制御部は、出力した前記駆動信号に基づく前記第１〜第３の検出部からの前記検出結果に基づいて、前記第１〜第３の電磁リレーの異常を検出し、
前記制御部は、前記第２の電磁リレーの異常の有無を検出するとき、前記第３の電磁リレーをオフさせる
ことを特徴とする制御システム。