JP6335821B2 - 燃焼制御装置および燃焼システム - Google Patents
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Description
ここで、上記異常検出素子とは、監視対象の状態に応じて2つの接点間の短絡および開放の何れかの状態をとる構造を有するものであり、例えば、インターロックやリミットと一般に呼ばれているものである。上記インターロックとしては、例えば、燃焼用空気の供給の有無を監視するエアー圧力下限インターロックや、燃料の供給状態を監視するガス圧力上限インターロックおよびガス圧力下限インターロック等が知られている。
図1は、本実施の形態に係る燃焼制御装置を備えた燃焼システムの構成を示す図である。
同図に示される燃焼システム500は、バーナによって燃焼室内を燃焼させるシステムである。燃焼システム500としては、脱臭炉および加熱炉等の小型の工業用燃焼炉や、プラント等における鉄鋼炉等の大型の工業用燃焼炉を例示することができる。
具体的に、燃焼システム500は、燃焼装置4と、燃料流路2と、空気流路3と、コントローラ5と、異常検出素子としての過昇温リミット6およびインターロック7〜9と、中央管理装置51と、モニタ52と、燃焼制御装置1とを備えている。
燃焼制御装置1は、燃焼室40内のバーナによる燃焼を安全に制御するための装置である。以下、燃焼制御装置について詳細に説明する。
図1に示されるように、燃焼制御装置1は、バーナコントローラ11と安全制御装置10とから構成されている。
具体的に、安全制御装置10は、パルス信号が第1論理レベルである期間における、各リミット・インターロックからの入力信号の論理レベルに基づいて各リミット・インターロックの状態を判定するインターロック入力判定処理を行う。また、安全制御装置10は、パルス信号が第2論理レベルである期間における各リミット・インターロックからの入力信号の論理レベルに基づいて、各リミット・インターロックと接続される端子COM、IN(安全制御装置10とを接続する配線12、13)に対するノイズ強度を判定するノイズ判定処理と、後述する出力回路102および入力回路103の故障を判定する回路故障判定処理とを行う。
以下、安全制御装置10の構成とその動作について詳細に説明する。
なお、本願明細書では、一例として、第1論理レベルを“ハイ(H)レベル”とし、第2論理レベルを“ロー(L)レベル”として説明する。
図2は、実施の形態に係る燃焼制御装置1における安全制御装置10の構成を示す図である。
図2に示されるように、安全制御装置10は、複数の外部端子と、マイクロコントローラ(MCU)101と、出力回路102と、n(nは1以上の整数)個の入力回路103_1〜103_nとから構成されている。なお、図2では、上記複数の外部端子として、リミット・インターロックの状態監視に関係する端子COM、IN_1〜IN_nのみを図示している。
例えば、インターロック入力判定部1061によってリミット・インターロックが“正常”と判定された場合には、バーナの運転の“許可”を示す通知信号14を生成する。また、回路故障判定部1062によって“回路故障無し”と判定された場合には、バーナの運転の“許可”を示す通知信号14を生成する。一方、インターロック入力判定部1061によってリミット・インターロックが“異常”と判定された場合には、バーナの運転の“不許可”を示す通知信号14を生成する。また、回路故障判定部1062によって“回路故障有り”と判定された場合には、バーナの運転の“不許可”を示す通知信号14を生成する。
燃焼制御装置1によるインターロックに関する判定処理(インターロック入力判定処理、回路故障判定処理、およびノイズ判定処理)について具体的に説明する。
なお、本実施の形態に係る燃焼制御装置1では、各リミット・インターロックに対して同様の判定処理が行われるため、以下の説明では、インターロック7に関する判定処理について代表的に説明し、その他のリミット・インターロックに関する判定処理については、説明を省略する。
図3に示されるように、パルス生成部104が一定の周期TCの基準パルス信号PSを生成すると、その基準パルス信号PSに同期した出力信号VOUTが端子COMから出力される。ここでは、上記基準パルス信号PSと出力信号VOUTの論理レベルは一致しているものとする。
出力信号VOUTが端子COMから出力されているとき、インターロック7のスイッチ70がオン(接点が短絡)していれば、出力信号VOUTがスイッチ70を経由して入力回路103_1に入力される。この場合、例えば図3の時刻t0からt1までの期間に示されるように、出力信号VOUTに同期した信号VIN_1が端子IN_1に入力され、入力回路103_1により、出力信号VOUTと反対の論理の入力信号DIN_1が生成される。
サンプリング部105は、出力電圧VOUT(基準クロック信号)が“Hレベル”である期間T1に、入力信号DIN_1をサンプリングする。例えば、図3に示すように、一回目の期間T1におけるサンプリングタイミングSI1で入力信号DIN_1をサンプリングし(サンプリング値:L)、二回目の期間T1におけるサンプリングタイミングSI2で入力信号DIN_1をサンプリングし(サンプリング値:L)、…というように、夫々の期間T1においておける入力信号DIN_1をサンプリングする。
これによれば、安全制御装置1と各リミット・インターロックとを接続する配線12、13が長く、寄生のインピーダンス成分が大きい場合であっても、入力信号DINの電圧が安定した後でサンプリングを行うことができるので、インターロックに関する判定における精度の低下が抑えられる。
インターロック入力判定部1061は、サンプリング部105による期間T1における入力信号DINのサンプリング値がN(Nは2以上の整数)回連続して一致した場合に、その一致した論理レベルに応じて、リミット・インターロックの監視対象が“正常”であるか“異常”であるかを判定する。
より具体的には、インターロック入力判定部1061が、期間T1における入力信号DINのサンプリング値が連続して互いに一致する回数をカウントし、そのカウントした一致回数がN回となったら、そのときの一致したサンプリング値を入力信号DINの論理レベルの確定値とする。例えば、図3において、連続するN回のサンプリングタイミングSI1〜SINにおけるサンプリング値が互いに“Lレベル”で一致した場合には、入力信号DINの論理レベルを“L”と確定し、連続するN回のサンプリングタイミングSI1〜SINにおけるサンプリング値が互いに“Hレベル”で一致した場合には、入力信号DINの論理レベルを“H”と確定する。そして、インターロック入力判定部1061は、その確定値が“Hレベル”である場合には、当該入力信号DINに対応するリミット・インターロックの両接点が“開放”、すなわち当該入力信号DINに対応するリミット・インターロックの監視対象が“異常”であると判定する。一方、その確定値が“Lレベル”である場合には、インターロック入力判定部1061は、当該入力信号DINに対応するリミット・インターロックの両接点が“短絡”、すなわち当該入力信号DINに対応するリミット・インターロックの監視対象が“正常”であると判定する。
前述したように、ノイズ情報生成部108は、サンプリング部105による期間T2のサンプリング値を参照することにより、期間T2に入力信号DINが第2論理レベル(Lレベル)となる回数、すなわち、期間T2に入力回路103に入力された信号VINが第1論理レベル(Hレベル)となる回数をカウントする。例えば、図3の場合、時刻t0〜t3までの期間において信号VINのサンプリング値が“L”となるのは、サンプリングタイミングSC2とサンプリングタイミングSC3であるので、カウント値は“2”となる。次にノイズ情報生成部108は、そのカウント値に基づいて、リミット・インターロックに接続される配線12、13(端子COM、IN)に対するノイズ強度を決定する。具体的には、上記カウント値をノイズ強度と見なし、上記カウント値が大きいほどノイズ強度が高く、配線12、13(端子COM、IN)へのノイズの影響が大きいと判定する。ノイズ情報生成部108は、上記カウント値に応じてノイズ強度を段階的に決定し、その決定したノイズ強度の情報をノイズ情報15として生成する。
図4に示すように、表示装置52の表示画面520上に、端子IN_1〜IN_n(配線13_1〜13_n)毎に、例えば棒状のグラフ521_1〜521_nを表示する。棒状のグラフ521_1〜521_nは、ノイズ情報15に含まれるノイズの影響度が大きいほど、上記グラフのレベルが高くなるように表示される。上記の表示例によれば、ユーザは各端子(配線)が受けているノイズの影響度を、他の端子(配線)と比較しながら容易に判断することができる。
回路故障判定部1062は、期間T2における入力信号DINのサンプリング値がM(Mは2以上の整数)回連続して“Lレベル”となった場合に、入力回路103および出力回路102の少なくとも一方が“故障”していると判定する。より具体的には、回路故障判定部1062は、期間T2における入力信号DINのサンプリング値が連続して“Lレベル”となる回数をカウントし、その回数が“M”となったら、入力回路103および出力回路102の少なくとも一方が“故障”していると判定する。
図5は、実施の形態に係る燃焼制御装置によるインターロックに関する判定処理の流れを示すフローチャートである。
上述したように、燃焼制御装置1によるインターロックに関する判定処理には、期間T1のサンプリング値に基づく判定処理(インターロック入力判定処理)と、期間T2のサンプリング値に基づく判定処理(ノイズ判定処理および回路故障判定処理)とが含まれる。
なお、上記基準パルス信号PSと出力信号VOUTの論理レベルは一致しているものとする。
図6は、実施の形態に係る燃焼制御装置による期間T2のサンプリング値に基づく判定処理の流れを示すフローチャートである。
以上、本発明に係る燃焼制御装置によれば、各リミット・インターロックに供給する出力信号VOUT(パルス)が第2論理レベル(Lレベル)となる期間T2に、入力回路103に入力された信号VINが第1論理レベル(Hレベル)となる回数をカウントし、そのカウント値に基づいてノイズの強度を示すノイズ情報15を生成するので、各リミット・インターロックに接続される配線12,13(端子IN)に対するノイズの影響度を判定することが可能となる。
Claims (2)
- 監視対象の状態に応じて2つの接点間の短絡および開放の何れかの状態をとる異常検出素子の一方の前記接点に供給するための2値の出力信号を生成する出力信号生成回路と、
前記出力信号が供給される前記異常検出素子の他方の前記接点から出力された信号を入力し、入力した信号の論理レベルに応じた2値の入力信号を生成する入力回路と、
前記出力信号が第1論理レベルとなる第1期間内に前記2値の入力信号のサンプリングを行うとともに、前記出力信号が第2論理レベルとなる第2期間内に前記2値の入力信号のサンプリングを行うサンプリング部と、
前記サンプリング部による前記第1期間のサンプリング結果に基づいて前記異常検出素子による監視対象の状態を判定する異常検出素子状態判定部と、
前記サンプリング部による前記第2期間のサンプリング値を参照することにより、前記第2期間に前記入力回路に入力された信号が前記第1論理レベルとなる回数をカウントし、そのカウント値に基づいてノイズの強度を示すノイズ情報を生成するノイズ情報生成部と、
前記サンプリング部による前記第2期間のサンプリング結果に基づいて前記出力信号生成回路および前記入力回路の故障の有無を判定する回路故障判定部と
を有し、
前記回路故障判定部は、
連続するM(Mは2以上の整数)回分の前記第2期間のサンプリング値を参照することにより、前記入力回路に入力された信号の前記第2期間における論理レベルがM回連続して前記第2論理レベルであることを検出した場合に、前記出力信号生成回路および前記入力回路の少なくとも一方が故障していると判定する
ことを特徴とする燃焼制御装置。 - 請求項1に記載の燃焼制御装置と、
前記ノイズ情報生成部によって生成されたノイズ情報に基づいて、ノイズの影響度を示す情報を表示する表示装置と、を備える
ことを特徴とする燃焼システム。
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