JPH02230301A - 制御システムのレース状態防止方法及び装置 - Google Patents
制御システムのレース状態防止方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
[産業上の利用分野1
本発明は制御システムのレース状態防止方法及び装置に
関し、特に、バーナー制御システムの入力のレース状態
を防止する方法及び装置に関する.
関し、特に、バーナー制御システムの入力のレース状態
を防止する方法及び装置に関する.
【従来技術l
ボイラー,バーナーなど、工業用及び商用加熱システム
には多くの応用がある.ボイラーやバーナーは通常ある
種の制御装置によって制御されるが、このようなffi
fIf装置は種々の安全規格に適合していなければなら
ない.また、制御装置は安価で扱いやすいものでなくて
はならない.ボイラー/バーナー制御システムは種々の
入力を監視し,これらの入力を下にボイラーが所望の状
態(例えば、点火、スタンバイ、オフ等)にあるように
制御する.制御システムに供給される入力のなかには交
流信号もあり,例えばリレー接点、センサスイッチ、安
全インターロック等が開成状態かあるいは閉成状態かを
示す信号は交流であり、交流信号の有無を基に各状態を
指示する. コンピュータ化されたボイラー/バーナー制御装置に入
力される信号は交流信号から変換されたデジタル信号を
含んでいるが、このようなデジタル信号は、制御装置が
ボイラーやバーナーを安全に運転するために、非常に高
い信頼性を要求される.バーナー/ボイラー制御装置で
最も優先されるのは、ボイラーやバーナーを制御する種
々のパルブや制微回路の動作がボイラーやバーナーの状
態にリアルタイムに反応されることである.実際の状態
に反応することは望ましいが、通常の制御装置の動作環
境で発生するノイズにボイラー/バーナー制御システム
が耐えられることも望ましい.バーナー周囲で発生する
ノイズには次にあげるような数種類のものがある.実世
界ラインノイズは別個に起こり数ミリ秒持続するだけの
ノイズである.また、数ミリ秒から数ラインサイクル期
間にわたるバースト起こる傾向がある.ノイズバースト
は大きなモータのオン/オフ、大きな接点の開閉、ノ1
−ナーの点火機構空の点火ノイズ等様々な原因によって
起こる.また、このようなノイズが交流電源線の周波数
と同期している装置が原因で起こる場合、数ミリ秒持続
するバーストノイズが同期され繰り返され、各ラインサ
イクルの開始に対して同じ時間に現われてしまう.同期
繰り返しノイズの発生原となる装置には,非常時発電機
、トライアックスイッチング素子を用いて各ラインサイ
クルの一部のみを負荷に供給するようにした電力または
速度制御装置、大きな同期モータ等がある.最後に、短
期間のラインドロップアウトも,ライン電圧が回復する
まで入力信号が無効と鳴るので、ノイズの一種と考える
ことができる.ノイズバーストが発生しているときには
、その問のほとんど全データが影響を受け極く一部のサ
ンプルのみが正常であるため、有効な入力データサンプ
ルを読み取るのは非常に難しいか、あるいは不可能であ
る.更に,ノイズ八一ストが同期して繰り返し起こり.
入力データサンプルを読み取るタイミングと一致してし
まう場合、全データサンプルが影響を受け、しかも無効
データサンプルの発生は長期にわたり執拗である. 制御システムはある量のノイズは許容して、費用有効性
を保つことが望ましい.言い換えれば,バーナー制御シ
ステムが無効入力データサンプルを検出した度にバーナ
ーを切るように構成されていると,通常の予想しうるラ
インノイズの発生によって何回もの不快な遮断が起こる
.バーナーやボイラーの遮断や遮断の原因を検出し、運
転を再開するための時間及び操作員の労力は非常に大き
なものである.ある量のノイズを許容することが望まし
いが、常に制御システムには十分な有効デ一タサンプル
が供給されバーナーまたはボイラーを安全に制御できる
ようにしなくてはならない.したがって,過度のノイズ
をバーナー/ボイラー制御システムに許容させてはなら
ない.以上の理由から、通常のラインノイズは許容する
か、ノイズがある場合でも入力されるデータサンプルの
信頼性を確保し、許容ノイズが過度にならないようにす
るバーナー/ボイラーffIg御システムが要求されて
いる. [本発明の概要】 本発明は、周期的に決定ルーチンを実行する制御装債の
決定が不完全な情報を基に行なわれることを防止する方
法及び装置に関する.制御装置は複数の交流入力信号が
存在するか否かを基に決定を行なう.交流入力信号が存
在するか否かは、交流システム信号の読み取りサイクル
の内の半周期の間に読み取られる.これらの交流システ
ム信号及び交流入力信号はほぼ位相同期している.制御
装置は決定ルーチンを実行する前に,信号の存在,不存
在の状態が前回の決定ルーチンの実行以来変化したか否
かを判別する.前回の決定ルーチン後信号状態に変化が
ある時は、交流システム信号の半サイクルの所定回の期
間決定ルーチンを遅らせる. [実施例1 企生1L 第1図は本発明による制御システムlOのブロック図で
ある.制御システムIOはボイラー/バーナーl2及び
ボイラー制御部l4を含む.ボイラー/バーナーl2の
電源11,光分離器l8及びリレー接点26に交流ライ
ン電圧L1が供給される.種々のパラメータがボイラー
/バーナー12で感知され、感知されたパラメータの状
態が交流入力信号l6の形でボイラー制御部14に供給
される.交流入力信号16は交流ライン電圧と実質的に
位相同期している. 交流入力信号l6はボイラー制御部l4の光分離器l8
によって調整され論理信号に変換される.このように光
分離器l8によって調整され変換された論理信号は、本
実施例ではマルチブレクサ回路20を介してボイラー制
御部l4内の制御部22(マイクロコンピュータを含ん
でいることが好ましい)に供給される. 光分離器l8からの論理信号は更に制御部22で調整さ
れ、処理される.制御部22は処理した信号を基に制御
出力を発生し、リレー接点26を制御するリレー24に
供給する.リレー24がリレー接点を閉成するように指
示すると、交流ライン電圧Llがボイラー/バーナーl
2内の負荷28に供給される.このようにして、ボイラ
ー制御部l4はボイラー/バーナーを制御する.更に,
リレー接点から数個の出力が光分離器l8に帰還され、
ボイラー/バーナーl2の閉ループ制御を可能にしてい
る. ムニ」lし【乙 第2図は制御システム10を更に詳しく示した図である
.交流入力信号l6は,ラインクロック人力l3へのラ
イン状態信号即ちラインクロック,燃料選択器30から
燃料選択人力l5、l7および19への燃料選択信号を
含む.燃料選択信号は,加熱装置内でどの燃料(例えば
、重油、軽油、ガスなど》が用いられるかをボイラー制
御部l4に。 指示する.交流入力信号l6は更に、スイッチからのボ
イラー/バーナーl2で感知された種々のパラメータの
状態を指示する入力も含む.これらには、点火前インタ
ーロック人力2lに供給される点火前インターロック信
号も含まれる.これは,主燃料パルブが正常に動作しな
い場合にシステムを安全に遮断する安全インターロック
である.本実施例では、点火前インターロック信号はス
イッチ32の閉成によって発生される. 交流入力信号l6に含まれる他の信号として,制御部l
4のバーナースイッチ人力23に入力されるバーナース
イッチ信号がある.バーナースイッチ信号は、加熱装置
をオン及びオフするために用いられる単なるトグルスイ
ッチである.この信号は、本実施例ではスイッチ34に
よって発生される. ボイラー制御部14のリサイクル制限入力には、種々の
パラメータの状態を表すリサイクル制限信号も供給され
る.この信号によって指示されるパラメータには加熱装
置の燃料パルブまたは点火器を消勢させるが、安全遮断
を必要とするほど重要な機能でないものが含まれる.ス
イッチ36が開成しリサイクル制限信号がなくなると、
ボイラー/バーナーl2のバーナーは単にリサイクルす
るだけとなる. また、ロックアウトインターロツクしんごうが制御部l
4のロックアウト人力27に供給される.この信号は数
個の安全インターロックに依存し、安全リレー接点K7
A及びスイッチ38を介して負荷28(特にパイロット
及び点火器40、ガス主八ルブ42及び石油主パルブ4
4)に交流電力を供給する.この信号がなくなると、負
荷40、42、44は自動的に消勢され、このため加熱
装置をリセットするには操作員による介入を必要とする
. 図では、スイッチ32、34,36、38は簡素化のた
めに一つのスイッチとして表されている.通常,これら
のスイッチには直列接続され、夫々異なる感知パラメー
タによって制御されるスイッチを含む. 上述の交流入力信号の全ては、光分離器l8《夫々光分
離回路201−208)に供給され、論理信号に変換さ
れる.これらの論理信号は、交流入力信号の正及び負の
交互の変化に応じて状態が変化する.これらの論理信号
は光分離器l8から多重化回路20を介して制御部22
に供給される.本実施例において、多重化回路20は三
状態パッファA,Bからなり,制徘部によって選択され
た時入力と出力とを接続し,選択が解除された時出力に
高インピーダンスを与える. 同様に,安全リレーn29,負荷接点fiff31.3
3.35の信号,及び原子化空気検出スイッチ(AAP
S)46 (原子化空気が存在し、石油が選択された燃
料であるとき付勢される)の出力が光分離器18(具体
的には光分離回路209−213)に供給される.これ
らの信号も、交流入力信号の正負に応じて状態が変化す
る論理信号に変換される. したがって、パッファA及びBは制御部22に種々の制
御入力信号の状態を表す信号を供給する.これらの入力
に基づいて、制御部22はリレー駆動回路46を駆動し
てリレーコイルKl=K7を付勢あるいは消勢すること
により、種々の出力をボイラー/バーナーに供給する.
例えば、制御部22がパイロット/点火器40を付勢す
べきと判断した場合、リレー駆動回路46にリレーコイ
ルK4を付勢してリレー接点を閉成するように命令し、
交流電力をパイロット/点火器40に供給する.同様に
、バーナーモーター48、石油パージバルブ50または
噴霧気体圧縮気52を遮断すべきと判断した場合、リレ
ー駆動回路46にリレーコイルKl.K2またはK3を
消勢するように命令する出力を供給し、これによって夫
々の装置から交流ライン電圧L1が切り離される.光五
Iむ■路一 第3図は本発明に用いた光分離回路の一例を表したもの
である.制御部22によって処理され八一ナー/ボイラ
ー制御装置10全体で用いられる低電圧信号は、通常の
交流ライン電圧及びこの交流ライン電圧に発生し得る高
圧スパイクから分離されることが望ましい.第3図の光
分離回路(例えば光分離気20l)はダイオード82,
抵抗器84、86、コンデンサCI、光分離素子88,
抵抗器90、92、及びコンデンサC2がらなる.抵抗
器84、86及び根伝差C1によって光分離素子88の
入力側のフィルターを形成する.また、抵抗器90.9
2及びコンデンサC2によって光分離素子88の出力側
のフィルターを形成する.これらのフィルターは高速ノ
イズ遷移を除去するためのローハスフィルターである. 入力端子94、96に交流入力信号(この場合交流ライ
ン電圧Ll)が供給されると、ダイオード82は交流入
力信号を半波整流する.交流入力信号が負の時はダイオ
ード82にブロックされるので、交流入力信号が正の時
のみ光分離素子88に交流入力信号を供給する.交流信
号が正の時、光分離素子88は出力ビンVOをGNDに
接続する.これによって出力端子98にある信号がロー
レベルになる(即ち、デジタル七ロ).これは反転回路
名ので、出力電圧がゼロの時オン、vCC電圧(本実施
例ではvCCは+5ボルトである)にほぼ等しい時オフ
と見做される. 交流入力信号は正の時のみ光分離素子88に供給される
ので,制御部22がこの信号を監視するには、多重化回
路20を交流入力信号の正の時に動作させ,得られた信
号をパッファA.Bを介して読み取らなければならない
.したがって,交流入力信号の存在を検出するには,制
御部22はこの交流入力信号の正の時に読み取らなけれ
ばならない.このため,ラインクロック信号がハイレベ
ルになる度に(即ち、交流ライン電圧の各正状態時に)
.AC割り込みが制御部22に発生される.この割り込
みは制御部22に、光分離器l8から発生された情報を
得るためにパッファA,Bをすぐに読まなければいけな
いことを警告する.光分離回路201−213を介して
異なる遅延量を得るために、光分離回路201内のコン
デンサCIは他の光分離回路202−213内のコンデ
ンサC1より大きいものを用いる.したがって、光分離
回路202−213に供給され交流ライン電圧と位相同
期している交流入力信号は、交流ライン電圧、ラインク
ロック及びAC割り込みに対する設定時間を有する.こ
の設定時間によって、交流入力信号はその「太い」部分
の間のみで読まれ、そのためいかなるノイズも信号に重
大な影響を与え、更に制御部22が多重化回路20を動
作させている時これらの交流入力信号は有効であること
を保証する. 光分離素子88はヒステリシスでも動作するので、出力
ビンVOにある信号の状態を変化させるいかなる入力信
号も、ビンvOにある信号が逆の状態に変化する前に変
化することを保証する.このヒステリシスは出力のジッ
ダを防ぐこともできる. 信号が負の時ダイオードがブロックしているので、光分
離回路2lを試験することができる.回路21を試験す
るには制褌部22が多重化回路20を交流ライン電圧が
負の間動作させ、前述の論理信号を読み取ればよい.光
分離器18からの信号の内どれか一つでもオンになって
いれば、光分離回路内で何か誤動作が起きていることを
制御部22が知る.これは、交流ライン電圧が負の間は
ダイオード82がブロックし出力端子98の信号はオフ
でなければならないからである.一般的に制御システム
は、いかなる危険状態も光分離器からの「オフ」信号に
よって制御部22に知らされるように設計されている.
この試験によって,光分離器が「オフ」出力を出すこと
ができ、短落していない、即ち「オン」状態のままでな
いことが保証される. 結論として、光分離回路201−213によって発生さ
れた論理信号はご対応する交流入力信号が存在するとき
に状態を変え(デジタルlと0の間で),対応する交流
入力信号がないときは状態を変えずにOのままでいる. 第4図は交流ライン電圧の一周期全体を示す.第4図に
は,w4御部22によって交流ライン電圧周期に対して
実行される種々のルーチンの時点が示されている.光分
離回路の入力に供給された交流ライン電圧が電圧Von
に達すると,ダイオード82は導通を開始する.この時
点で、光分離器201の出力端子98は短い伝達遅延の
後「オン」状態になる.これによってAC割り込み(A
CI)が制御部22に発生される.以下の説明でも第4
図を参照することとする. 人以上k二九Z AC割り込みが制御部22に供給されると、制御部22
はACIルーチンの実行を開始する.第5図はACIル
ーチンのフローチャートである.l!I11#部22は
AC割り込みを割り込みビンで受け、割り込み処理回路
54に供給する(ブロック94).AC@り込みを受け
ると、制障部22は再び割り込みビンを読みACI割り
込み電圧がまだ存在しているかを判別する(ブロック9
6).これによって、短いノイズスパイクが割り込みビ
ンに生じ制御部22に入力されてしまうことによって起
こるAC割り込みの誤動作をなくすことができる.2度
目の読み取りでAC@り込み電圧が割り込みビンに存在
しない場合,制御部22は今の割り込みはノイズスパイ
クによるものと判断し、このAC割り込みを無視してA
CIの開始の状態に戻る.逆に、2度目の読み取り以降
もAC割り込み電圧が割り込みビンに存在している場合
、制御部22は後述するラインドロップアウト割り込み
(LDI)を中止する(ブロック98).LDIルーチ
ンを中止した後、制御部22はタイミングクロスチェッ
クカウンタを1増加する(ブロック100).このタイ
ミングクロスチェックカウンタは制御部22のタイミン
グを確認するために用いられる.この過程についても後
述する. タイミングクロスチェックカウンタが増加されると、制
御部22は光リード割り込み(O R I )カウンタ
《タイマー53の一つ》に疑似ランダム時間値を入力す
る(ブロック102).全交流入力信号は光リード割り
込みルーチンの間に読み取られる.光リード割り込みル
ーチンは、光リード割り込みカウンタが疑似ランダム時
間値からゼロにカウントダウンする時に始まる.この動
作によって,疑似ランダム値をAC割り込みと光リード
割り込みとの間の時間遅延に加えることができる.交流
ライン電圧に間するACIルーチンとORIルーチンと
の関係は第4図に見ることができる.疑似ランダム時間
値は、ORIルーチンが2つの隣接したライン周期内の
全く異なった位相各で起こることを保証する.したがっ
て、かなり広い交流ライン周期にわたって、ORIルー
チンはランダムにORI範囲内のタイミング範囲全体に
分配される. 疑似ランダム時間値は、光分離器18がオン状態である
,即ち交流入力信号が存在する時間以内に制限されてい
る.これは第4図の斜線部に示されている.このランダ
ム時間値は、制御システムIOが回転するモータ等が原
因で各ライン周期の同じ時点で発生する同期ノイズに感
応しないようにするためのものである,ORIルーチン
はORI範囲中の非常に異なった時間間隔で起こるので
、交流入力信号はORI範囲中の非常に異なった時間間
隔で読まれ、同期ノイズはほとんどの時間で回避させる
ことができると思われる. ΩiLルニョLンー ORIタイマがゼロになると、ORIルーチンを開始さ
れる割り込みが発生される. 第6図はORIルーチンのフローチャートを示す.ブロ
ック106は,制御部22が多重化回路20内のパッフ
ァの1つを動作させることによウて. 光分離器201の出力に対応するデータピットである電
力信号ビットを最初に読むことを示している.電力信号
ビットは交流ライン電圧が存在するかを示す.交流ライ
ン電圧が存在しない場合、制御部22は電力信号ビット
が発生しなかったものとしてORIルーチンから抜け出
し、他のプログラムの実行状態または他の割り込みを待
っている状態に戻る.この動作はブロック108で示さ
れている.交流ライン電圧が存在すると、制御部22は
負電圧割り込み(NAI)ルーチンをほぼ半ライン周期
(即ち180゜)走らせる.これはブロック110で表
されている,NAIルーチンとORIルーチンとの関係
は第4図に示されており,これについても詳しく後述す
る. 次に.制御部は光分離器l8によって発生された論理信
号を多重化回路20を介して読み取る.これはブロック
114、116及び118に示されている. 交流ライン電圧は光分離器201に供給される.光分離
器201(電力信号ビット)によって派生された論理信
号は多重化回路20内の各パッファに供給される.光読
み取り期間中、制御部22はまずパッファAを介して供
給される全データピットを読み取り、次にパッファBを
介して供給される全データピットを読み取る.これらの
ビットは光分離器201からパッファA,Bに供給され
る電力信号ビットも含む交流入力信号を表す.ブロック
114、116及び118に示されるように,パッファ
A,Bからデータピットを読み取る過程は3回行なわれ
る.各回毎に制御部22はデータピットを読み取りメモ
リ内に記憶する.制御部22が3回パッファA,Bから
データピットを読み取りメモリに記憶すると、各データ
ピット毎に3グループのサンプルができることになる.
言い換えれば、ltIIIm部22はパッファAがら3
回各データピット値を読み取って記憶し,次にパッファ
Bから3回各データピット値を読み取って記憶すること
になる.パッファA,Bからの3回の読み出しはインタ
ーリーブ法を用いて行なわれるのでデータピットは3回
連続的に読み取られるのではなく、得られたサンプルも
分散されている.この方法はデータライン上の同期ノイ
ズまたは他のノイズが原因で起こる誤信号を防止するこ
とができる. ユ旦工」』にヨ巳Z 全データピットが読み取られると、ORIルーチンは光
入力信号調整タスク(opto−input sign
alconditioning task略してOSC
T)ルーチンを走らせる(ブロック1 1 9).OS
CTルーチンを開始する時点は第4図に示されている.
また、このルーチンのフローチャートは第7A、7B、
70図に示されている,OSCTルーチンはORIルー
チンの一部とすることもでき、その直後に実行させるこ
とができる.また、装量がマルチタスクオペレーティン
グシステムで管埋されている場合は,時間をおいて実行
させてもよい.いずれの場合でも、時間的制約のある処
理、即ち交流期間の「太い」部分内で光分離器18から
データを読み取る処理は、ORIルーチンで既に終了し
ている,OSCTルーチンに間する唯一の時間的制約は
,−ライン期間内で次のORIルーチンの前に実行させ
なければならないということである.OSCTルーチン
における最初のタスクは、ORIルーチンでパッファA
及びBから読み取られ制御部22に記憶された3組の電
力信号ビットを試験することである.制御部22は、全
6ビットの電力信号ビットサンプルが交流ライン電圧の
存在を示しているか否かを判別する(ブロック122)
.6個の電力信号ビットの内一つでも交流ライン電圧が
存在していないことを示す場合、読み取りエラーカウン
タがカウントされる(ブロック124). 制御部22は次に読み取りエラーカウンタのカウント値
が所定のスレショルド値より大きいか判別する(ブロッ
ク126).カウント値がスレショルド値より小さい場
合、制御部22はOSCTルーチンから抜け出し、OR
Iルーチンで読み取られた全データピットは信頼性がな
いものとして無視する.その後、制御部22は他のルー
チンを実行し続けるか,あるいは次の割り込み信号を待
っている状態となる.一方、カウント値がスレショルド
値より大きい場合、低質信号フラグをセットし(ブロッ
ク128)、その後、他のルーチンを実行し続けるか、
あるいは次の割り込み信号を待っている状態となる.尚
、低質信号フラグは後述する信号品質試験に用いられる
. 電力信号ビットサンプルの全てが交流ライン電圧の存在
を示している場合、読み取り良好カウンタがカウントさ
れる(ブロック130).読み取り良好カウンタが力ろ
ントされると,制御部22は電力信号ビット以外にハツ
ファAから読み取った最初のデータピットを処理する.
このために、制御部22は記憶されている最初のデータ
ピットに対応する3つのサンプルデータビットを検索す
る.ここで、制御部22は多数決法を用いる.即ち、f
il1御部22は最初のデータピットに対応して読み取
られた3つのデータサンプルの多数はrlJか「0」か
を判別する.「l」が多数の場合、制御部22は結果ビ
ットRlにrlJをセットする.また,「0」が多数の
場合、制御部22は結果ビットRlに「0」をセットす
る.どちらの場合にしても、結果ビットR1は次のライ
ン期間のために記憶される.上述の動作はブロック13
4で表される. 結果ビットRlに適当な値がセットされると、制御部2
2は結果ビットRlが最後のライン周期から変化があっ
たかを判別する.言い換えれば,制御部22は現在の結
果ビットを直前のOSCTルーチンで得られた結果ビッ
トと比較する(ブロック135),これらの結果ビット
が同一でない場合、制御部22は結果ビットR1が切り
替わったと判断し、現在のデータピットの調整を中止し
,他に処理すべきデータピットサンプルがあるか判別す
る(ブロック13g).他に調整されたサンプルビット
がない時、制御部22は次のデータピットに移り、ブロ
ック132で行なった多数決法を実行し対応する結果ビ
ットRlをセットすることによってデータピットの調整
を行なう.一方,全てのデータサンプルの調整が終了し
た場合、制御部22はOSCTCルーチンから抜け出す
(ブロック138). ブロック136で結果ビットR1が切り替わっていない
場合、制御部22は結果ビットR1の値と合うように有
効ビットを更新する(ブロック142).有効ビットの
更新の際、制御部22はこの更新によって有効ビットが
切り替わるが否が判別する.もし切り替わるのであれば
、ブロックl46でグリッチビットがセットされ、制御
部22は次の処理に進む.逆に、切り替わらない場合、
グリッチビットはセットされない.いずれの場合でも、
パッファA及びBを介して監視される各入力に対して、
処理中の3つのサンプルピットセットに対応する結果ビ
ット、有効ビット及びグリッチビットは記憶される(ブ
ロック148).ブロック132、134、136、1
42、l46、及び148での処理の結果、2回の多数
決法の実行でビットRlの状態と一致していれば(2つ
のOSCTを別個に連続して実行する)、結果ビットR
lと合うように有効ビットが更新される.また、一致し
た状態によって有効ビットが切り替わる場合,対応する
グリッチビットがセットされる. パ ー ゜ロ 別二]υi バーナー/ボイラー制御システム10において、燃料パ
ルブ(ガス主パルブ42または石油主パルブ44のいず
れか)に供給される交流電力が一次的に消失すると、I
tIIIjシステム10はバルブが再び開かないように
しなければならない.バルブが開いてしまうと、「八フ
パック」と呼ばれる小さいが危害を加える爆発の原因と
なる.この燃料主バルブ42、44の一時的な電力の消
失は、例えば一時的な交流電力の遮断、ノイズの多いス
イッチの接点による一時的な中断などに起因する.した
がって,オン状態であるはずの燃料パルブがオフである
と制御部22によって判別された場合はいつでも燃料パ
ルブ42、44及びパイロット/点火器40 (安全重
要負荷)を遮断するのが望ましい.特に、この状態が別
のルーチンを待っている状態ではなく信号に処理を加え
る信号調整ルーチンによって最初に検出された場合はた
だちにこの処理を行なうのが望ましい.これは第7B図
及び第7C図のブロック150,152、154,15
6、及び160によって行なわれる.まず,判断ブロッ
ク150で,制徘部22は現在調整中のデータピットが
燃料パルブからのものか判別する.言い換えれば,現在
調整中のデータピットは,第2図のガス主パルブ42ま
たは石油主パルブ44からのフィードバック信号に対応
する光分離回路211または212からのデータピット
かを判別する.そうでない場合、制御部22は判断ブロ
ック138にジャンプし、前述のように、!!li整さ
れずに残っているサンプルビットがあるか判別し、以後
の処理を行なう. 主燃料弁が一次的に消勢されると、安全重要負荷を遮断
しなくてはならない時にそのような状態にならないこと
がある.このため,本ルーチンはイネーブルフラグがセ
ットされた時のみ実行されるようになっている.したが
って、サンプルビットが燃料パルブからのものの場合、
制御部22はイネーブルフラグがセットされているが判
別する(ブロック152).イネーブルフラグがセット
されていなければ,このルーチンを実行する必要がない
ので、制御部22は判断ブロック138にジャンプし、
他に調整が必要なサンプルビットがないかどうか調べる
. 一方、イネーブルビットがセットされていれば、制御部
22はこのビットによって燃料パルブがオフになってい
ることが示されているか否か調べなければならない.こ
の処理を実行するために、ブロック154に示すように
、制御部22は有効ビットがオフになっているかを調べ
る.有効ビットがオフでないなら、燃料主バルブは電力
を失っていないことを意味し、制御部22は再びブロッ
ク138にジャンプする.しかし、有効ビットがオフで
あると、燃料主パルブがオフであることを意味するので
、制御部22は安全重要負荷を遮断する(ブロック15
6),制御部22は次に負荷遮断フラグをセットし(ブ
ロック160)、シーケンスロジック他の処理ルーチン
に何が生じたかを知らせる. ゝ 一 ゝ 口?゛一 全サンプルビットが調整され記憶されると、制御部22
はシーケンルロジックルーチンを走らせる時か否か判断
する.シーケンスロジックルーチンは約0. 5秒毎
に実行され、全ての交流入力信号及びアナログセンサ入
力信号(図示せず)を調べ.制御部22がどの制御出力
信号を送出するべきかを判断する. 最後のシーケンスロジックが実行されて0. 5秒が
経過すると、制御部22は各交流入力信号に関連する3
つのビットを処理する.これらのビットのうち2つは既
に説明した.即ち、入力信号の最新の有効状態を表す有
効ビットと、有効ビットの状態が変化したときにセット
されるグリッチヒットである.第3のビットはグリッチ
マスクビットと呼ばれシーケンスロジックで用いられる
.制御部22のシーケンスロジックによって新たな出力
状態がltlIJ御出力を通じて命令されると、この新
しい出力状態の結果状態が変化する交流入力信号を検出
し、この変化する交流入力信号に対応したグリッチマス
クビットをセットする.0.5秒後シーケンスロジック
ルーチンが再び実行されると、制御部22によって命令
された新しい出力状態の結果として状態が変化したと見
做されたいかなる交流入力信号からのグリッチ(状態変
化)をもクリアする.言い換えれば、シーケンスロジッ
クは対応するグリッチマスクビットがセットされた交流
出力信号のいかなるグリッチもクリアする.シーケンス
ロジックはグリッチビット及びグリッチマスクビットの
双方を次の信号処理が行なわれる前にクリアする.グリ
ッチマスクビットは実際以後の論理試験からグリッチを
隠す.シーケンスロジックは新しい出力状態を極く短期
間しか必要としない(1/10秒程度).更に,グリッ
チは場合によって0.5秒間のみマスクされるだけなの
で、制御部22が実際のグリッチを読み損なうことはな
い.グリッチマスク処理は第7D図のブロック168、
170及び172に示されている. グリッチマスク処理が完了すると、シーケンスロジック
ルーチンはボイラー/バーナーシステムの制御に関連す
る制御ルーチンを実行する.この処理は,各交流入力信
号の有効ビット及びグリツチビットを試験し、これらの
ビット及び他の情報(アナログセンサ読み取り値等)を
用いて制御部22からリレー駆動部24に供給する正し
い信号を決定する《ブロック174).制御ルーチンが
終了すると、グリッチビットは全てクリアされ(ブロッ
ク175)、シーケンスロジックルーチンが再び実行さ
れる前に経過する0.5秒の間に生じるグリッチを検出
する用意をする.防一丑一 制御システムIOでは、例えば1つのスイッチが開くこ
とによって2つの光分離器に送られる交流入力信号が消
失してしまうという状態が生じることがある.これは,
制御システムlO内ではある交流入力信号が他の交流入
力信号の下流であるために生じる.光分離器l8の回路
は標準品で構成されているので、1つの状態で2つの光
分離器が同時に付勢あるいは消勢されても、各光分離器
の伝達時間は正確に同一ではない.したがって,例えば
、光分離器203の交流入力信号と光分離器205の交
流入力信号が同時に消失するような状態が起きたとする
と、これら2つの光分離器203,205の伝達時間の
差によって,光分離器203のデジタル出力が光分離器
205のそれよりも前にオフとなる(あるいはその逆)
.制御部22が、光分離器203のデジタル出力がロー
レベルになった後だが光分離器205のデジタル出力が
ローレベルになる前にパッファA,Bを介して供給され
るデータを読み取るとすると,制御部22は不完全な情
報を基に決定を下さなければならない.このような状態
を「レース問題」または「レース状態」と呼ぶ. 制御システムIOではレース状態は既にある範囲に限定
されている.問題が生じるには、交流入力信号状態の変
化は小さな時間窓の間に起こらなければならない.これ
は,最短の伝達時間を有する信号は制御部22がバッフ
ァA, Bを読み取る少し前に到達するはずであり、最
長の伝達遅れを有する信号はそのすぐ後に到達するはず
であるからである. 状態変化が起こらなければならない時間窓が非常に狭い
ことに加えて、レてス状態が原因で問題が起こるために
は、各0.5秒毎に実行されるシーケンスロジックルー
チンに先立つ2つのライン周期に位置しなくてはならな
い. これは、もし状態変化がシーケンスロジックが実行され
る前の2ライン周期より前に起こると、OSCTルーチ
ンはレース状態の入力全てを最終の有効状態に処理して
しまうだろうからである(即ち、全てのレース状態の入
力は終了ラインを横切ってしまう).また、レース状態
がシーケンスロジックの実行より前の2周期より遅く起
こると、レース状態は、次のシーケンスロジックの実行
まで、即ち約0.5秒間、シーケンスロジ・ソクによっ
て処理される情報の一部分とはならない.その時点では
、全てのレース状態の信号は終了しているはずである. このレース状態の発生は極《まれであるが、それでも起
こる可能性はあり、問題の原因となる.レース状態は安
全性に間する危険ではなく、煩わしい遮断の原因となる
ものである.しかしながら,煩わしい遮断は望ましいも
のではないので、レース状態は防止すべきものである.
レース状態の可能性を減少するために、制御システム1
0は別の方法を用いている. シーケンスロジックが通常に実行されるようにrOg御
部22によって制御されている時、シーケンスロジック
の実行前に制御部22は全てのグリッチビットを検査し
、それらのうちセットされているものがあるかチェック
する.セットされているものがあれば,交流入力信号の
うちのどれかで状態が変化していることを示す.状態変
化が起こったので,レース状態を防止するには、制御部
22は最も長い伝達遅れ(即ち2ライン周期)を伴う信
号が到達する前にシーケンスロジックを実行しなくては
ならない.このため、制御部22がセットされているグ
リッチビットを検出した場合、シーケンスロジックの実
行を2ライン周期分ずらせる.2ライン周期後、シーケ
ンスロジックを実行し、.2度目のシーケンスロジック
をずらせて行なわない.このレース状態を防止する方法
は第7D図のブロック162、164、166に示され
ている. 信m区論一 制御システムlOは、制御部22が読み取る交流入力信
号の品質を試験するために2つの方法を用いている.そ
の内の一つは低品質試験である.シーケンスロジックの
実行中、特に重要な決定をしな《ではならない場合が数
多くある.例えば,IIIII1部22が安全性を確保
するために出力を送るように指示する判断がいくつかあ
る.重要な判断は古い情報を基に行なわないのが望まし
い.直前の0.5秒の間に得られたデータがノイズの影
響を受けたり消されたりすると(ブロック108.12
2または136の判断で否の場合)、制御部22は古い
データでこのような判断を行なわなければならない.こ
の場合、制御部22は重要な決定を0.5秒以上前に得
られた情報(即ち、古い情報)を基に行なわなければな
らない.このため、読み取りエラーカウンタが第7A−
7C図を参照して説明したOSCTルーチンで用いられ
ている,OSCTルーチンの最初のタスクは、交流ライ
ン電圧が存在することが全電力信号ビットによって指示
されているかを検査することである.一つでも電力の消
失を示すビットがあると、読み取りエラーカウンタがカ
ウントされる(ブロック124).読み取りエラーカウ
ンタのカウント値が所定値より大きくなると、低品質信
号フラグがセットされる.したがって、制御部22は重
要な決定を行なうか否か決める際低品質フラグを調べる
.低品質フラグがセットされていれば、制御部22は最
新情報のほとんどがノイズのため無効となり、決定の基
となる情輯のほとんどが古いことを知る.このため、制
御部22はシーケンスロジックが次に実行されるまで約
0.5秒間、即ち寄りよい品質の信号が得られるまで、
重要な決定を行なうのを遅らせる. 交流入力信号の品質を試験するために制御システムIO
が用いる第2の方法は,入力信号品質試験(ISQT)
ルーチンによって実行される.制御システム10などの
制御装置我は位置されている場所で起こる傾向のあるノ
イズは数ミリ秒から数ライン周期にわたるバースト状で
あることが多い.このようなノイズが起きているときに
有効な入力データを得るのは非常に困難か(偶然あるビ
ットが影響を受けなかった場合)、あるいは不可能(ノ
イズバーストによって全サンプルが破壊された場合)で
ある.上述の信号調整はこのノイズに対処し耐えうるよ
うにするためのものである.この調整には、影響を与え
得る重大なノイズを各ライン周期の「太い」部分だけに
おいて監視すること、各ライン周期毎に数個の時間的に
分離されたサンプルを取り同期ノイズを防止すること、
交流ライン電圧が消失した場合全サンプルを無視するこ
と,及び異なるライン周期からのサンプルビットの状態
を比較することを含む. しかし、交流入力信号上のノイズが非常に大きく信号の
信頼性が失われ安全な遮断を保証できない時にこれを制
御部22に知らせる方法も必要である.安全遮断はボイ
ラーの状態であり、安全状の理由により、全燃料パルブ
、発火器、同様な安全上重要な装置が安全状態(通常オ
フ)におかれる場合である.ボイラー制御部は安全遮断
状態になるとアラームを発し、手動によってリセットさ
れるまでその状態を保持する.この方法のフローチャー
トを第8図に示す. 各0.5秒毎に,OSCTルーチン中にカウントされた
読み取り良好カウンタの値が読み取られ(ブロック17
2),記憶され(ブロック174)、モしてカウンタは
クリアされる.カウント値は最新の4つの値まで記憶さ
れている.新しい値が読み取り良好カウンタから得られ
る毎に,記憶され,最も古い値は消される(ブロック1
76、178),次に、4つの記憶されている値の平均
を計算する《ブロック180),この平均値を、最後の
0.5秒間の全リードカウントと比較する(6 0 H
zの場合、30回のリードカウントが可能である》.
平均値が所定の制限値(例えば、全リードカウントの6
0%)より大きければ、制#部22は信号処理を続行し
、制御システムlOを動作させる(ブロック182).
Lかし、4つの記憶値の平均が60%より小さいと、制
御部22はノイズが非常に多いと判断し(ブロック18
4)、安全遮断状態に入り,適切な誤動作コードが発生
される.負サイクル割り込み(NAI) 前述のように、交流ライン電圧の負サイクルの時金光分
離器l8はオフ状態であるので、この間に光分離器l8
を試験することができる.制御システム10では、安全
上重要な交流入力信号は,誤動作が生じていなければ、
交流ライン電圧の正サイクルの時に制御部22に読まれ
た時にオンであるように設計されている.これらの交流
入力信号は誤動作状態が存在する場合同じ期間オフとな
る.したがって、NAIルーチンは、全ての安全重要交
流入力信号が電気的及び論理的に誤動作を警告すること
ができ、誤動作がないことを示すオン信号を発すればそ
れは実際の信号であり回路の誤動作でないことを確認す
る. NAIルーチンは交流ライン電圧の負サイクルの間に実
行される.交流入力信号は交流ライン電圧と位相同期し
ているので、交流入力信号と関連のある光分離器はオフ
状態を示しているはずである.したがって、制御部22
は光分離器と接続されている全ての入力をチェックする
(第9図ブロック185.186).これらの入力のう
ち1つでもオン状態であることを示していれば、誤動作
カウンタがカウントされる.誤動作カウンタは次にノイ
ズスレショルドカウントと比較される.誤動作カウンタ
のカウント値がノイズスレシジルドカウントより大きけ
れば(本実施例の場合、ノイズスレショルドカウントは
10とする)、直ちに安全遮断状態にはいる(第9図ブ
ロック188,190,192,194).逆に、オン
状態の入力がなければ、誤動作カウンタはクリアされる
(ブロック196).誤動作カウンタがクリアされるか
、あるいはカウント値がノイズスレショルドカウントよ
り小さければ、タイマ53の1つに入力された値によっ
てLDIルーチンが約2ライン周期実行されることにな
る,LDIルーチンについて次の章で説明する. 一 ゜口 LDI 一ンー 燃料パルブフィードバック及びラインドロップアウトの
特別な操作に関連して述べたように、一次的なラインド
ロップアウトは燃料主パルブが一次的に閉成する原因と
なる.これは望まし《ない「パフパック」、即ち小爆発
の原因となる可能性がある. 通常運転時には、LDIルーチンは実行されない,LD
Iルーチンは各NAIルーチン後2ラインサイクル実行
されるようになっているが、次のActルーチンの間に
取り消される(第5図ブロック98).t,たがって、
LDIルーチンが実行されるには、ACIルーチンが先
の2ライン周期の間実行されてはならない.これは恐ら
く停電状態の結果であり、システムは電源コンデンサ内
に蓄積された電力で動作している. 第lO図はLDIルーチンのフローチャートである.ブ
ロック200は、NAIルーチンのブロック198で示
されているラインドロップアウト割り込みを制御部22
が受け取ることを示している,LDIルーチンによって
安全重要負荷を遮断するにはイネーブルフラグをセット
しなくてはならない.したがって、制御部22は、イネ
ーブルフラグが正しくセットされているが調べる(ブロ
ック202),イネーブルフラグがセットされていなけ
れば、制御部22はLDIルーチンがら抜け出し、処理
を続ける.しかし、イネーブルフラグがセットされてい
ると、制御部22は安全重要負荷を遮断し、負荷遮断フ
ラグをセットする(ブロック204、206), LDIルーチンと類似する割り込みは、交流ライン電圧
を監視している電圧検出器によって発せられる停電割り
込みである.交流ライン電圧がある電圧値以下に低下す
ると、制御部22に割り込みが発生する.停電割り込み
は電力が完全に消失したときに発生され、これに対して
、LDIルーチンは一次的な電力消失の際に発生される
.停電割り込みが発生すると、制御部22は安全重要負
荷を直ちに遮断するルーチンを実行する.停電割り込み
は制御システムlOの始動時またはリセット時にも発生
され、燃料主バルブを確実にオフにする. 1 〜 制御システム10によって検出されるべき長時間にわた
るタイミングの精度不良がいくつかある.例えば,60
ヘルツで設計されたff+ff御システム10が50ヘ
ルツの電力線に接続された時、制御部22の水晶発信が
規定周波数の高調波で起こった時,制御部22のタイマ
またはプリスケラーのご動作等に上述の精度不良が起こ
る. タイミング精度は制御システム10における安全上重要
な要素であり、大きなタイミング精度不良が生じると、
制御部22は制御システムIOを安全遮断状態に設定す
る.しかしながら、信号線の周波数の不規則性は通常良
く起こることであり、制御システム10はこれらの不規
則性に対して耐久性がなければならない.安全上必要な
タイミング測定の精度は+lθ%である.言い換えれば
、ストップウオッチのような1/100秒単位の精度は
必要ない. タイミング精度試験のために2つのカウンタが用いられ
る.1つはACIルーチンに関して説明したタイミング
クロスチェックカウンタである.タイミングクロスチェ
ツクカウンタは交流ライン電圧の各正期間にカウントさ
れる.タイミング精度試験に用いられるもう1つのカウ
ンタは、水晶発振器9が制御するリアルタイムタイマに
よって駆動される『心音(heartbeat)Jタイ
マである.タイミング精度試験のフローチャートを第1
1図に示す.ブロック208は制御部22がタイミング
クロスチェックカウンタをリアルタイムカウンタと比較
することを表している.2つのカウントが+10%に等
しければタイミング誤動作カウンタが減数され、これら
が既にゼロであればタイミング試験ルーチンは完了する
(ブロック210,212). しかし、上述のカウントが+lO%に等しくなければ,
タイミング誤動作カウンタはカウントされる.タイミン
グ誤動作カウンタが所定のスレシジルド以下、例えば本
実施例ではlO以下であれば,タイミング試験ルーチン
は完了する.逆に、所定のスレシジルド以上の場合、制
御部22は制御システム10を安全遮断状態にし、対応
する誤動作コードを発生する(第」l図のブロック2l
4、216.218). 超−1一 本発明の制御システムは,バーナーまたはボイラーを運
転するのに用いられる交流入力信号の信頼性を向上する
ことができる.交流入力信号は,制御システムlO内の
制御部22が用いる論理信号と光的に分離されているの
で,過渡電圧が抑制され制御システムlOの論理回路素
子は電圧スノ〜イクから保護されている. 交流入力信号は交流ライン電圧と位相同期しており、交
流ライン電圧の正期間にのみあらわれる.したがって、
交流ライン電圧の負期間に光分離器18を試験し、光分
離回路の安全性と信頼性を確保することができる. 更に、交流入力信号は交流ライン電圧の「太い」部分の
間でのみ読み取られるので、ノイズが入力信号に発生す
ると、読み取り処理を妨害するので重要である. また、各交流入力信号は複数回サンプルされ、各サンプ
ルは別の時間に取り込まれるので、信号の品質を確保す
ることができる.交流入力信号が読み取られる時間は、
交流ライン電圧サイクルの「太い」部分にわたって時間
的に疑似ランダムにシフトされている.これによって、
入力論理信号の統一が同期ノイズによって破壊されない
ことを保証する. 入力論理信号は複数回読み取られ、以前のサイクルで読
み取られた値と比較される.更にグリッチビット及びグ
リッチマスクビットと組み合わせることによって、制御
システム10をノイズには反応せず、本当の信号変化に
は応答するようにすることができる. 交流入力信号の品質は、入力信号がノイズの影響を受け
た毎にカウンタをセットすることによって保証すること
ができる.これらのカウンタは所定のスレショルドと比
較され、信号品質が適切であるかどうか判別する. 更に、上述の技法によってレース状態をほぼ完全に防止
することができる.レース状態の可能性が検出された場
合、以降の信号処理は2ラインサイクル遅らされるので
、処理されたデータを基に何らかの決定が行なわれる前
にレース状態は終了していることになる. 以上本発明を実施例を参照して説明したが、本発明は上
述の実施例には限定されず、本発明の範囲を逸脱せずに
形式及び詳細の変更が可能であることは当業者には理解
されるであろう.
には多くの応用がある.ボイラーやバーナーは通常ある
種の制御装置によって制御されるが、このようなffi
fIf装置は種々の安全規格に適合していなければなら
ない.また、制御装置は安価で扱いやすいものでなくて
はならない.ボイラー/バーナー制御システムは種々の
入力を監視し,これらの入力を下にボイラーが所望の状
態(例えば、点火、スタンバイ、オフ等)にあるように
制御する.制御システムに供給される入力のなかには交
流信号もあり,例えばリレー接点、センサスイッチ、安
全インターロック等が開成状態かあるいは閉成状態かを
示す信号は交流であり、交流信号の有無を基に各状態を
指示する. コンピュータ化されたボイラー/バーナー制御装置に入
力される信号は交流信号から変換されたデジタル信号を
含んでいるが、このようなデジタル信号は、制御装置が
ボイラーやバーナーを安全に運転するために、非常に高
い信頼性を要求される.バーナー/ボイラー制御装置で
最も優先されるのは、ボイラーやバーナーを制御する種
々のパルブや制微回路の動作がボイラーやバーナーの状
態にリアルタイムに反応されることである.実際の状態
に反応することは望ましいが、通常の制御装置の動作環
境で発生するノイズにボイラー/バーナー制御システム
が耐えられることも望ましい.バーナー周囲で発生する
ノイズには次にあげるような数種類のものがある.実世
界ラインノイズは別個に起こり数ミリ秒持続するだけの
ノイズである.また、数ミリ秒から数ラインサイクル期
間にわたるバースト起こる傾向がある.ノイズバースト
は大きなモータのオン/オフ、大きな接点の開閉、ノ1
−ナーの点火機構空の点火ノイズ等様々な原因によって
起こる.また、このようなノイズが交流電源線の周波数
と同期している装置が原因で起こる場合、数ミリ秒持続
するバーストノイズが同期され繰り返され、各ラインサ
イクルの開始に対して同じ時間に現われてしまう.同期
繰り返しノイズの発生原となる装置には,非常時発電機
、トライアックスイッチング素子を用いて各ラインサイ
クルの一部のみを負荷に供給するようにした電力または
速度制御装置、大きな同期モータ等がある.最後に、短
期間のラインドロップアウトも,ライン電圧が回復する
まで入力信号が無効と鳴るので、ノイズの一種と考える
ことができる.ノイズバーストが発生しているときには
、その問のほとんど全データが影響を受け極く一部のサ
ンプルのみが正常であるため、有効な入力データサンプ
ルを読み取るのは非常に難しいか、あるいは不可能であ
る.更に,ノイズ八一ストが同期して繰り返し起こり.
入力データサンプルを読み取るタイミングと一致してし
まう場合、全データサンプルが影響を受け、しかも無効
データサンプルの発生は長期にわたり執拗である. 制御システムはある量のノイズは許容して、費用有効性
を保つことが望ましい.言い換えれば,バーナー制御シ
ステムが無効入力データサンプルを検出した度にバーナ
ーを切るように構成されていると,通常の予想しうるラ
インノイズの発生によって何回もの不快な遮断が起こる
.バーナーやボイラーの遮断や遮断の原因を検出し、運
転を再開するための時間及び操作員の労力は非常に大き
なものである.ある量のノイズを許容することが望まし
いが、常に制御システムには十分な有効デ一タサンプル
が供給されバーナーまたはボイラーを安全に制御できる
ようにしなくてはならない.したがって,過度のノイズ
をバーナー/ボイラー制御システムに許容させてはなら
ない.以上の理由から、通常のラインノイズは許容する
か、ノイズがある場合でも入力されるデータサンプルの
信頼性を確保し、許容ノイズが過度にならないようにす
るバーナー/ボイラーffIg御システムが要求されて
いる. [本発明の概要】 本発明は、周期的に決定ルーチンを実行する制御装債の
決定が不完全な情報を基に行なわれることを防止する方
法及び装置に関する.制御装置は複数の交流入力信号が
存在するか否かを基に決定を行なう.交流入力信号が存
在するか否かは、交流システム信号の読み取りサイクル
の内の半周期の間に読み取られる.これらの交流システ
ム信号及び交流入力信号はほぼ位相同期している.制御
装置は決定ルーチンを実行する前に,信号の存在,不存
在の状態が前回の決定ルーチンの実行以来変化したか否
かを判別する.前回の決定ルーチン後信号状態に変化が
ある時は、交流システム信号の半サイクルの所定回の期
間決定ルーチンを遅らせる. [実施例1 企生1L 第1図は本発明による制御システムlOのブロック図で
ある.制御システムIOはボイラー/バーナーl2及び
ボイラー制御部l4を含む.ボイラー/バーナーl2の
電源11,光分離器l8及びリレー接点26に交流ライ
ン電圧L1が供給される.種々のパラメータがボイラー
/バーナー12で感知され、感知されたパラメータの状
態が交流入力信号l6の形でボイラー制御部14に供給
される.交流入力信号16は交流ライン電圧と実質的に
位相同期している. 交流入力信号l6はボイラー制御部l4の光分離器l8
によって調整され論理信号に変換される.このように光
分離器l8によって調整され変換された論理信号は、本
実施例ではマルチブレクサ回路20を介してボイラー制
御部l4内の制御部22(マイクロコンピュータを含ん
でいることが好ましい)に供給される. 光分離器l8からの論理信号は更に制御部22で調整さ
れ、処理される.制御部22は処理した信号を基に制御
出力を発生し、リレー接点26を制御するリレー24に
供給する.リレー24がリレー接点を閉成するように指
示すると、交流ライン電圧Llがボイラー/バーナーl
2内の負荷28に供給される.このようにして、ボイラ
ー制御部l4はボイラー/バーナーを制御する.更に,
リレー接点から数個の出力が光分離器l8に帰還され、
ボイラー/バーナーl2の閉ループ制御を可能にしてい
る. ムニ」lし【乙 第2図は制御システム10を更に詳しく示した図である
.交流入力信号l6は,ラインクロック人力l3へのラ
イン状態信号即ちラインクロック,燃料選択器30から
燃料選択人力l5、l7および19への燃料選択信号を
含む.燃料選択信号は,加熱装置内でどの燃料(例えば
、重油、軽油、ガスなど》が用いられるかをボイラー制
御部l4に。 指示する.交流入力信号l6は更に、スイッチからのボ
イラー/バーナーl2で感知された種々のパラメータの
状態を指示する入力も含む.これらには、点火前インタ
ーロック人力2lに供給される点火前インターロック信
号も含まれる.これは,主燃料パルブが正常に動作しな
い場合にシステムを安全に遮断する安全インターロック
である.本実施例では、点火前インターロック信号はス
イッチ32の閉成によって発生される. 交流入力信号l6に含まれる他の信号として,制御部l
4のバーナースイッチ人力23に入力されるバーナース
イッチ信号がある.バーナースイッチ信号は、加熱装置
をオン及びオフするために用いられる単なるトグルスイ
ッチである.この信号は、本実施例ではスイッチ34に
よって発生される. ボイラー制御部14のリサイクル制限入力には、種々の
パラメータの状態を表すリサイクル制限信号も供給され
る.この信号によって指示されるパラメータには加熱装
置の燃料パルブまたは点火器を消勢させるが、安全遮断
を必要とするほど重要な機能でないものが含まれる.ス
イッチ36が開成しリサイクル制限信号がなくなると、
ボイラー/バーナーl2のバーナーは単にリサイクルす
るだけとなる. また、ロックアウトインターロツクしんごうが制御部l
4のロックアウト人力27に供給される.この信号は数
個の安全インターロックに依存し、安全リレー接点K7
A及びスイッチ38を介して負荷28(特にパイロット
及び点火器40、ガス主八ルブ42及び石油主パルブ4
4)に交流電力を供給する.この信号がなくなると、負
荷40、42、44は自動的に消勢され、このため加熱
装置をリセットするには操作員による介入を必要とする
. 図では、スイッチ32、34,36、38は簡素化のた
めに一つのスイッチとして表されている.通常,これら
のスイッチには直列接続され、夫々異なる感知パラメー
タによって制御されるスイッチを含む. 上述の交流入力信号の全ては、光分離器l8《夫々光分
離回路201−208)に供給され、論理信号に変換さ
れる.これらの論理信号は、交流入力信号の正及び負の
交互の変化に応じて状態が変化する.これらの論理信号
は光分離器l8から多重化回路20を介して制御部22
に供給される.本実施例において、多重化回路20は三
状態パッファA,Bからなり,制徘部によって選択され
た時入力と出力とを接続し,選択が解除された時出力に
高インピーダンスを与える. 同様に,安全リレーn29,負荷接点fiff31.3
3.35の信号,及び原子化空気検出スイッチ(AAP
S)46 (原子化空気が存在し、石油が選択された燃
料であるとき付勢される)の出力が光分離器18(具体
的には光分離回路209−213)に供給される.これ
らの信号も、交流入力信号の正負に応じて状態が変化す
る論理信号に変換される. したがって、パッファA及びBは制御部22に種々の制
御入力信号の状態を表す信号を供給する.これらの入力
に基づいて、制御部22はリレー駆動回路46を駆動し
てリレーコイルKl=K7を付勢あるいは消勢すること
により、種々の出力をボイラー/バーナーに供給する.
例えば、制御部22がパイロット/点火器40を付勢す
べきと判断した場合、リレー駆動回路46にリレーコイ
ルK4を付勢してリレー接点を閉成するように命令し、
交流電力をパイロット/点火器40に供給する.同様に
、バーナーモーター48、石油パージバルブ50または
噴霧気体圧縮気52を遮断すべきと判断した場合、リレ
ー駆動回路46にリレーコイルKl.K2またはK3を
消勢するように命令する出力を供給し、これによって夫
々の装置から交流ライン電圧L1が切り離される.光五
Iむ■路一 第3図は本発明に用いた光分離回路の一例を表したもの
である.制御部22によって処理され八一ナー/ボイラ
ー制御装置10全体で用いられる低電圧信号は、通常の
交流ライン電圧及びこの交流ライン電圧に発生し得る高
圧スパイクから分離されることが望ましい.第3図の光
分離回路(例えば光分離気20l)はダイオード82,
抵抗器84、86、コンデンサCI、光分離素子88,
抵抗器90、92、及びコンデンサC2がらなる.抵抗
器84、86及び根伝差C1によって光分離素子88の
入力側のフィルターを形成する.また、抵抗器90.9
2及びコンデンサC2によって光分離素子88の出力側
のフィルターを形成する.これらのフィルターは高速ノ
イズ遷移を除去するためのローハスフィルターである. 入力端子94、96に交流入力信号(この場合交流ライ
ン電圧Ll)が供給されると、ダイオード82は交流入
力信号を半波整流する.交流入力信号が負の時はダイオ
ード82にブロックされるので、交流入力信号が正の時
のみ光分離素子88に交流入力信号を供給する.交流信
号が正の時、光分離素子88は出力ビンVOをGNDに
接続する.これによって出力端子98にある信号がロー
レベルになる(即ち、デジタル七ロ).これは反転回路
名ので、出力電圧がゼロの時オン、vCC電圧(本実施
例ではvCCは+5ボルトである)にほぼ等しい時オフ
と見做される. 交流入力信号は正の時のみ光分離素子88に供給される
ので,制御部22がこの信号を監視するには、多重化回
路20を交流入力信号の正の時に動作させ,得られた信
号をパッファA.Bを介して読み取らなければならない
.したがって,交流入力信号の存在を検出するには,制
御部22はこの交流入力信号の正の時に読み取らなけれ
ばならない.このため,ラインクロック信号がハイレベ
ルになる度に(即ち、交流ライン電圧の各正状態時に)
.AC割り込みが制御部22に発生される.この割り込
みは制御部22に、光分離器l8から発生された情報を
得るためにパッファA,Bをすぐに読まなければいけな
いことを警告する.光分離回路201−213を介して
異なる遅延量を得るために、光分離回路201内のコン
デンサCIは他の光分離回路202−213内のコンデ
ンサC1より大きいものを用いる.したがって、光分離
回路202−213に供給され交流ライン電圧と位相同
期している交流入力信号は、交流ライン電圧、ラインク
ロック及びAC割り込みに対する設定時間を有する.こ
の設定時間によって、交流入力信号はその「太い」部分
の間のみで読まれ、そのためいかなるノイズも信号に重
大な影響を与え、更に制御部22が多重化回路20を動
作させている時これらの交流入力信号は有効であること
を保証する. 光分離素子88はヒステリシスでも動作するので、出力
ビンVOにある信号の状態を変化させるいかなる入力信
号も、ビンvOにある信号が逆の状態に変化する前に変
化することを保証する.このヒステリシスは出力のジッ
ダを防ぐこともできる. 信号が負の時ダイオードがブロックしているので、光分
離回路2lを試験することができる.回路21を試験す
るには制褌部22が多重化回路20を交流ライン電圧が
負の間動作させ、前述の論理信号を読み取ればよい.光
分離器18からの信号の内どれか一つでもオンになって
いれば、光分離回路内で何か誤動作が起きていることを
制御部22が知る.これは、交流ライン電圧が負の間は
ダイオード82がブロックし出力端子98の信号はオフ
でなければならないからである.一般的に制御システム
は、いかなる危険状態も光分離器からの「オフ」信号に
よって制御部22に知らされるように設計されている.
この試験によって,光分離器が「オフ」出力を出すこと
ができ、短落していない、即ち「オン」状態のままでな
いことが保証される. 結論として、光分離回路201−213によって発生さ
れた論理信号はご対応する交流入力信号が存在するとき
に状態を変え(デジタルlと0の間で),対応する交流
入力信号がないときは状態を変えずにOのままでいる. 第4図は交流ライン電圧の一周期全体を示す.第4図に
は,w4御部22によって交流ライン電圧周期に対して
実行される種々のルーチンの時点が示されている.光分
離回路の入力に供給された交流ライン電圧が電圧Von
に達すると,ダイオード82は導通を開始する.この時
点で、光分離器201の出力端子98は短い伝達遅延の
後「オン」状態になる.これによってAC割り込み(A
CI)が制御部22に発生される.以下の説明でも第4
図を参照することとする. 人以上k二九Z AC割り込みが制御部22に供給されると、制御部22
はACIルーチンの実行を開始する.第5図はACIル
ーチンのフローチャートである.l!I11#部22は
AC割り込みを割り込みビンで受け、割り込み処理回路
54に供給する(ブロック94).AC@り込みを受け
ると、制障部22は再び割り込みビンを読みACI割り
込み電圧がまだ存在しているかを判別する(ブロック9
6).これによって、短いノイズスパイクが割り込みビ
ンに生じ制御部22に入力されてしまうことによって起
こるAC割り込みの誤動作をなくすことができる.2度
目の読み取りでAC@り込み電圧が割り込みビンに存在
しない場合,制御部22は今の割り込みはノイズスパイ
クによるものと判断し、このAC割り込みを無視してA
CIの開始の状態に戻る.逆に、2度目の読み取り以降
もAC割り込み電圧が割り込みビンに存在している場合
、制御部22は後述するラインドロップアウト割り込み
(LDI)を中止する(ブロック98).LDIルーチ
ンを中止した後、制御部22はタイミングクロスチェッ
クカウンタを1増加する(ブロック100).このタイ
ミングクロスチェックカウンタは制御部22のタイミン
グを確認するために用いられる.この過程についても後
述する. タイミングクロスチェックカウンタが増加されると、制
御部22は光リード割り込み(O R I )カウンタ
《タイマー53の一つ》に疑似ランダム時間値を入力す
る(ブロック102).全交流入力信号は光リード割り
込みルーチンの間に読み取られる.光リード割り込みル
ーチンは、光リード割り込みカウンタが疑似ランダム時
間値からゼロにカウントダウンする時に始まる.この動
作によって,疑似ランダム値をAC割り込みと光リード
割り込みとの間の時間遅延に加えることができる.交流
ライン電圧に間するACIルーチンとORIルーチンと
の関係は第4図に見ることができる.疑似ランダム時間
値は、ORIルーチンが2つの隣接したライン周期内の
全く異なった位相各で起こることを保証する.したがっ
て、かなり広い交流ライン周期にわたって、ORIルー
チンはランダムにORI範囲内のタイミング範囲全体に
分配される. 疑似ランダム時間値は、光分離器18がオン状態である
,即ち交流入力信号が存在する時間以内に制限されてい
る.これは第4図の斜線部に示されている.このランダ
ム時間値は、制御システムIOが回転するモータ等が原
因で各ライン周期の同じ時点で発生する同期ノイズに感
応しないようにするためのものである,ORIルーチン
はORI範囲中の非常に異なった時間間隔で起こるので
、交流入力信号はORI範囲中の非常に異なった時間間
隔で読まれ、同期ノイズはほとんどの時間で回避させる
ことができると思われる. ΩiLルニョLンー ORIタイマがゼロになると、ORIルーチンを開始さ
れる割り込みが発生される. 第6図はORIルーチンのフローチャートを示す.ブロ
ック106は,制御部22が多重化回路20内のパッフ
ァの1つを動作させることによウて. 光分離器201の出力に対応するデータピットである電
力信号ビットを最初に読むことを示している.電力信号
ビットは交流ライン電圧が存在するかを示す.交流ライ
ン電圧が存在しない場合、制御部22は電力信号ビット
が発生しなかったものとしてORIルーチンから抜け出
し、他のプログラムの実行状態または他の割り込みを待
っている状態に戻る.この動作はブロック108で示さ
れている.交流ライン電圧が存在すると、制御部22は
負電圧割り込み(NAI)ルーチンをほぼ半ライン周期
(即ち180゜)走らせる.これはブロック110で表
されている,NAIルーチンとORIルーチンとの関係
は第4図に示されており,これについても詳しく後述す
る. 次に.制御部は光分離器l8によって発生された論理信
号を多重化回路20を介して読み取る.これはブロック
114、116及び118に示されている. 交流ライン電圧は光分離器201に供給される.光分離
器201(電力信号ビット)によって派生された論理信
号は多重化回路20内の各パッファに供給される.光読
み取り期間中、制御部22はまずパッファAを介して供
給される全データピットを読み取り、次にパッファBを
介して供給される全データピットを読み取る.これらの
ビットは光分離器201からパッファA,Bに供給され
る電力信号ビットも含む交流入力信号を表す.ブロック
114、116及び118に示されるように,パッファ
A,Bからデータピットを読み取る過程は3回行なわれ
る.各回毎に制御部22はデータピットを読み取りメモ
リ内に記憶する.制御部22が3回パッファA,Bから
データピットを読み取りメモリに記憶すると、各データ
ピット毎に3グループのサンプルができることになる.
言い換えれば、ltIIIm部22はパッファAがら3
回各データピット値を読み取って記憶し,次にパッファ
Bから3回各データピット値を読み取って記憶すること
になる.パッファA,Bからの3回の読み出しはインタ
ーリーブ法を用いて行なわれるのでデータピットは3回
連続的に読み取られるのではなく、得られたサンプルも
分散されている.この方法はデータライン上の同期ノイ
ズまたは他のノイズが原因で起こる誤信号を防止するこ
とができる. ユ旦工」』にヨ巳Z 全データピットが読み取られると、ORIルーチンは光
入力信号調整タスク(opto−input sign
alconditioning task略してOSC
T)ルーチンを走らせる(ブロック1 1 9).OS
CTルーチンを開始する時点は第4図に示されている.
また、このルーチンのフローチャートは第7A、7B、
70図に示されている,OSCTルーチンはORIルー
チンの一部とすることもでき、その直後に実行させるこ
とができる.また、装量がマルチタスクオペレーティン
グシステムで管埋されている場合は,時間をおいて実行
させてもよい.いずれの場合でも、時間的制約のある処
理、即ち交流期間の「太い」部分内で光分離器18から
データを読み取る処理は、ORIルーチンで既に終了し
ている,OSCTルーチンに間する唯一の時間的制約は
,−ライン期間内で次のORIルーチンの前に実行させ
なければならないということである.OSCTルーチン
における最初のタスクは、ORIルーチンでパッファA
及びBから読み取られ制御部22に記憶された3組の電
力信号ビットを試験することである.制御部22は、全
6ビットの電力信号ビットサンプルが交流ライン電圧の
存在を示しているか否かを判別する(ブロック122)
.6個の電力信号ビットの内一つでも交流ライン電圧が
存在していないことを示す場合、読み取りエラーカウン
タがカウントされる(ブロック124). 制御部22は次に読み取りエラーカウンタのカウント値
が所定のスレショルド値より大きいか判別する(ブロッ
ク126).カウント値がスレショルド値より小さい場
合、制御部22はOSCTルーチンから抜け出し、OR
Iルーチンで読み取られた全データピットは信頼性がな
いものとして無視する.その後、制御部22は他のルー
チンを実行し続けるか,あるいは次の割り込み信号を待
っている状態となる.一方、カウント値がスレショルド
値より大きい場合、低質信号フラグをセットし(ブロッ
ク128)、その後、他のルーチンを実行し続けるか、
あるいは次の割り込み信号を待っている状態となる.尚
、低質信号フラグは後述する信号品質試験に用いられる
. 電力信号ビットサンプルの全てが交流ライン電圧の存在
を示している場合、読み取り良好カウンタがカウントさ
れる(ブロック130).読み取り良好カウンタが力ろ
ントされると,制御部22は電力信号ビット以外にハツ
ファAから読み取った最初のデータピットを処理する.
このために、制御部22は記憶されている最初のデータ
ピットに対応する3つのサンプルデータビットを検索す
る.ここで、制御部22は多数決法を用いる.即ち、f
il1御部22は最初のデータピットに対応して読み取
られた3つのデータサンプルの多数はrlJか「0」か
を判別する.「l」が多数の場合、制御部22は結果ビ
ットRlにrlJをセットする.また,「0」が多数の
場合、制御部22は結果ビットRlに「0」をセットす
る.どちらの場合にしても、結果ビットR1は次のライ
ン期間のために記憶される.上述の動作はブロック13
4で表される. 結果ビットRlに適当な値がセットされると、制御部2
2は結果ビットRlが最後のライン周期から変化があっ
たかを判別する.言い換えれば,制御部22は現在の結
果ビットを直前のOSCTルーチンで得られた結果ビッ
トと比較する(ブロック135),これらの結果ビット
が同一でない場合、制御部22は結果ビットR1が切り
替わったと判断し、現在のデータピットの調整を中止し
,他に処理すべきデータピットサンプルがあるか判別す
る(ブロック13g).他に調整されたサンプルビット
がない時、制御部22は次のデータピットに移り、ブロ
ック132で行なった多数決法を実行し対応する結果ビ
ットRlをセットすることによってデータピットの調整
を行なう.一方,全てのデータサンプルの調整が終了し
た場合、制御部22はOSCTCルーチンから抜け出す
(ブロック138). ブロック136で結果ビットR1が切り替わっていない
場合、制御部22は結果ビットR1の値と合うように有
効ビットを更新する(ブロック142).有効ビットの
更新の際、制御部22はこの更新によって有効ビットが
切り替わるが否が判別する.もし切り替わるのであれば
、ブロックl46でグリッチビットがセットされ、制御
部22は次の処理に進む.逆に、切り替わらない場合、
グリッチビットはセットされない.いずれの場合でも、
パッファA及びBを介して監視される各入力に対して、
処理中の3つのサンプルピットセットに対応する結果ビ
ット、有効ビット及びグリッチビットは記憶される(ブ
ロック148).ブロック132、134、136、1
42、l46、及び148での処理の結果、2回の多数
決法の実行でビットRlの状態と一致していれば(2つ
のOSCTを別個に連続して実行する)、結果ビットR
lと合うように有効ビットが更新される.また、一致し
た状態によって有効ビットが切り替わる場合,対応する
グリッチビットがセットされる. パ ー ゜ロ 別二]υi バーナー/ボイラー制御システム10において、燃料パ
ルブ(ガス主パルブ42または石油主パルブ44のいず
れか)に供給される交流電力が一次的に消失すると、I
tIIIjシステム10はバルブが再び開かないように
しなければならない.バルブが開いてしまうと、「八フ
パック」と呼ばれる小さいが危害を加える爆発の原因と
なる.この燃料主バルブ42、44の一時的な電力の消
失は、例えば一時的な交流電力の遮断、ノイズの多いス
イッチの接点による一時的な中断などに起因する.した
がって,オン状態であるはずの燃料パルブがオフである
と制御部22によって判別された場合はいつでも燃料パ
ルブ42、44及びパイロット/点火器40 (安全重
要負荷)を遮断するのが望ましい.特に、この状態が別
のルーチンを待っている状態ではなく信号に処理を加え
る信号調整ルーチンによって最初に検出された場合はた
だちにこの処理を行なうのが望ましい.これは第7B図
及び第7C図のブロック150,152、154,15
6、及び160によって行なわれる.まず,判断ブロッ
ク150で,制徘部22は現在調整中のデータピットが
燃料パルブからのものか判別する.言い換えれば,現在
調整中のデータピットは,第2図のガス主パルブ42ま
たは石油主パルブ44からのフィードバック信号に対応
する光分離回路211または212からのデータピット
かを判別する.そうでない場合、制御部22は判断ブロ
ック138にジャンプし、前述のように、!!li整さ
れずに残っているサンプルビットがあるか判別し、以後
の処理を行なう. 主燃料弁が一次的に消勢されると、安全重要負荷を遮断
しなくてはならない時にそのような状態にならないこと
がある.このため,本ルーチンはイネーブルフラグがセ
ットされた時のみ実行されるようになっている.したが
って、サンプルビットが燃料パルブからのものの場合、
制御部22はイネーブルフラグがセットされているが判
別する(ブロック152).イネーブルフラグがセット
されていなければ,このルーチンを実行する必要がない
ので、制御部22は判断ブロック138にジャンプし、
他に調整が必要なサンプルビットがないかどうか調べる
. 一方、イネーブルビットがセットされていれば、制御部
22はこのビットによって燃料パルブがオフになってい
ることが示されているか否か調べなければならない.こ
の処理を実行するために、ブロック154に示すように
、制御部22は有効ビットがオフになっているかを調べ
る.有効ビットがオフでないなら、燃料主バルブは電力
を失っていないことを意味し、制御部22は再びブロッ
ク138にジャンプする.しかし、有効ビットがオフで
あると、燃料主パルブがオフであることを意味するので
、制御部22は安全重要負荷を遮断する(ブロック15
6),制御部22は次に負荷遮断フラグをセットし(ブ
ロック160)、シーケンスロジック他の処理ルーチン
に何が生じたかを知らせる. ゝ 一 ゝ 口?゛一 全サンプルビットが調整され記憶されると、制御部22
はシーケンルロジックルーチンを走らせる時か否か判断
する.シーケンスロジックルーチンは約0. 5秒毎
に実行され、全ての交流入力信号及びアナログセンサ入
力信号(図示せず)を調べ.制御部22がどの制御出力
信号を送出するべきかを判断する. 最後のシーケンスロジックが実行されて0. 5秒が
経過すると、制御部22は各交流入力信号に関連する3
つのビットを処理する.これらのビットのうち2つは既
に説明した.即ち、入力信号の最新の有効状態を表す有
効ビットと、有効ビットの状態が変化したときにセット
されるグリッチヒットである.第3のビットはグリッチ
マスクビットと呼ばれシーケンスロジックで用いられる
.制御部22のシーケンスロジックによって新たな出力
状態がltlIJ御出力を通じて命令されると、この新
しい出力状態の結果状態が変化する交流入力信号を検出
し、この変化する交流入力信号に対応したグリッチマス
クビットをセットする.0.5秒後シーケンスロジック
ルーチンが再び実行されると、制御部22によって命令
された新しい出力状態の結果として状態が変化したと見
做されたいかなる交流入力信号からのグリッチ(状態変
化)をもクリアする.言い換えれば、シーケンスロジッ
クは対応するグリッチマスクビットがセットされた交流
出力信号のいかなるグリッチもクリアする.シーケンス
ロジックはグリッチビット及びグリッチマスクビットの
双方を次の信号処理が行なわれる前にクリアする.グリ
ッチマスクビットは実際以後の論理試験からグリッチを
隠す.シーケンスロジックは新しい出力状態を極く短期
間しか必要としない(1/10秒程度).更に,グリッ
チは場合によって0.5秒間のみマスクされるだけなの
で、制御部22が実際のグリッチを読み損なうことはな
い.グリッチマスク処理は第7D図のブロック168、
170及び172に示されている. グリッチマスク処理が完了すると、シーケンスロジック
ルーチンはボイラー/バーナーシステムの制御に関連す
る制御ルーチンを実行する.この処理は,各交流入力信
号の有効ビット及びグリツチビットを試験し、これらの
ビット及び他の情報(アナログセンサ読み取り値等)を
用いて制御部22からリレー駆動部24に供給する正し
い信号を決定する《ブロック174).制御ルーチンが
終了すると、グリッチビットは全てクリアされ(ブロッ
ク175)、シーケンスロジックルーチンが再び実行さ
れる前に経過する0.5秒の間に生じるグリッチを検出
する用意をする.防一丑一 制御システムIOでは、例えば1つのスイッチが開くこ
とによって2つの光分離器に送られる交流入力信号が消
失してしまうという状態が生じることがある.これは,
制御システムlO内ではある交流入力信号が他の交流入
力信号の下流であるために生じる.光分離器l8の回路
は標準品で構成されているので、1つの状態で2つの光
分離器が同時に付勢あるいは消勢されても、各光分離器
の伝達時間は正確に同一ではない.したがって,例えば
、光分離器203の交流入力信号と光分離器205の交
流入力信号が同時に消失するような状態が起きたとする
と、これら2つの光分離器203,205の伝達時間の
差によって,光分離器203のデジタル出力が光分離器
205のそれよりも前にオフとなる(あるいはその逆)
.制御部22が、光分離器203のデジタル出力がロー
レベルになった後だが光分離器205のデジタル出力が
ローレベルになる前にパッファA,Bを介して供給され
るデータを読み取るとすると,制御部22は不完全な情
報を基に決定を下さなければならない.このような状態
を「レース問題」または「レース状態」と呼ぶ. 制御システムIOではレース状態は既にある範囲に限定
されている.問題が生じるには、交流入力信号状態の変
化は小さな時間窓の間に起こらなければならない.これ
は,最短の伝達時間を有する信号は制御部22がバッフ
ァA, Bを読み取る少し前に到達するはずであり、最
長の伝達遅れを有する信号はそのすぐ後に到達するはず
であるからである. 状態変化が起こらなければならない時間窓が非常に狭い
ことに加えて、レてス状態が原因で問題が起こるために
は、各0.5秒毎に実行されるシーケンスロジックルー
チンに先立つ2つのライン周期に位置しなくてはならな
い. これは、もし状態変化がシーケンスロジックが実行され
る前の2ライン周期より前に起こると、OSCTルーチ
ンはレース状態の入力全てを最終の有効状態に処理して
しまうだろうからである(即ち、全てのレース状態の入
力は終了ラインを横切ってしまう).また、レース状態
がシーケンスロジックの実行より前の2周期より遅く起
こると、レース状態は、次のシーケンスロジックの実行
まで、即ち約0.5秒間、シーケンスロジ・ソクによっ
て処理される情報の一部分とはならない.その時点では
、全てのレース状態の信号は終了しているはずである. このレース状態の発生は極《まれであるが、それでも起
こる可能性はあり、問題の原因となる.レース状態は安
全性に間する危険ではなく、煩わしい遮断の原因となる
ものである.しかしながら,煩わしい遮断は望ましいも
のではないので、レース状態は防止すべきものである.
レース状態の可能性を減少するために、制御システム1
0は別の方法を用いている. シーケンスロジックが通常に実行されるようにrOg御
部22によって制御されている時、シーケンスロジック
の実行前に制御部22は全てのグリッチビットを検査し
、それらのうちセットされているものがあるかチェック
する.セットされているものがあれば,交流入力信号の
うちのどれかで状態が変化していることを示す.状態変
化が起こったので,レース状態を防止するには、制御部
22は最も長い伝達遅れ(即ち2ライン周期)を伴う信
号が到達する前にシーケンスロジックを実行しなくては
ならない.このため、制御部22がセットされているグ
リッチビットを検出した場合、シーケンスロジックの実
行を2ライン周期分ずらせる.2ライン周期後、シーケ
ンスロジックを実行し、.2度目のシーケンスロジック
をずらせて行なわない.このレース状態を防止する方法
は第7D図のブロック162、164、166に示され
ている. 信m区論一 制御システムlOは、制御部22が読み取る交流入力信
号の品質を試験するために2つの方法を用いている.そ
の内の一つは低品質試験である.シーケンスロジックの
実行中、特に重要な決定をしな《ではならない場合が数
多くある.例えば,IIIII1部22が安全性を確保
するために出力を送るように指示する判断がいくつかあ
る.重要な判断は古い情報を基に行なわないのが望まし
い.直前の0.5秒の間に得られたデータがノイズの影
響を受けたり消されたりすると(ブロック108.12
2または136の判断で否の場合)、制御部22は古い
データでこのような判断を行なわなければならない.こ
の場合、制御部22は重要な決定を0.5秒以上前に得
られた情報(即ち、古い情報)を基に行なわなければな
らない.このため、読み取りエラーカウンタが第7A−
7C図を参照して説明したOSCTルーチンで用いられ
ている,OSCTルーチンの最初のタスクは、交流ライ
ン電圧が存在することが全電力信号ビットによって指示
されているかを検査することである.一つでも電力の消
失を示すビットがあると、読み取りエラーカウンタがカ
ウントされる(ブロック124).読み取りエラーカウ
ンタのカウント値が所定値より大きくなると、低品質信
号フラグがセットされる.したがって、制御部22は重
要な決定を行なうか否か決める際低品質フラグを調べる
.低品質フラグがセットされていれば、制御部22は最
新情報のほとんどがノイズのため無効となり、決定の基
となる情輯のほとんどが古いことを知る.このため、制
御部22はシーケンスロジックが次に実行されるまで約
0.5秒間、即ち寄りよい品質の信号が得られるまで、
重要な決定を行なうのを遅らせる. 交流入力信号の品質を試験するために制御システムIO
が用いる第2の方法は,入力信号品質試験(ISQT)
ルーチンによって実行される.制御システム10などの
制御装置我は位置されている場所で起こる傾向のあるノ
イズは数ミリ秒から数ライン周期にわたるバースト状で
あることが多い.このようなノイズが起きているときに
有効な入力データを得るのは非常に困難か(偶然あるビ
ットが影響を受けなかった場合)、あるいは不可能(ノ
イズバーストによって全サンプルが破壊された場合)で
ある.上述の信号調整はこのノイズに対処し耐えうるよ
うにするためのものである.この調整には、影響を与え
得る重大なノイズを各ライン周期の「太い」部分だけに
おいて監視すること、各ライン周期毎に数個の時間的に
分離されたサンプルを取り同期ノイズを防止すること、
交流ライン電圧が消失した場合全サンプルを無視するこ
と,及び異なるライン周期からのサンプルビットの状態
を比較することを含む. しかし、交流入力信号上のノイズが非常に大きく信号の
信頼性が失われ安全な遮断を保証できない時にこれを制
御部22に知らせる方法も必要である.安全遮断はボイ
ラーの状態であり、安全状の理由により、全燃料パルブ
、発火器、同様な安全上重要な装置が安全状態(通常オ
フ)におかれる場合である.ボイラー制御部は安全遮断
状態になるとアラームを発し、手動によってリセットさ
れるまでその状態を保持する.この方法のフローチャー
トを第8図に示す. 各0.5秒毎に,OSCTルーチン中にカウントされた
読み取り良好カウンタの値が読み取られ(ブロック17
2),記憶され(ブロック174)、モしてカウンタは
クリアされる.カウント値は最新の4つの値まで記憶さ
れている.新しい値が読み取り良好カウンタから得られ
る毎に,記憶され,最も古い値は消される(ブロック1
76、178),次に、4つの記憶されている値の平均
を計算する《ブロック180),この平均値を、最後の
0.5秒間の全リードカウントと比較する(6 0 H
zの場合、30回のリードカウントが可能である》.
平均値が所定の制限値(例えば、全リードカウントの6
0%)より大きければ、制#部22は信号処理を続行し
、制御システムlOを動作させる(ブロック182).
Lかし、4つの記憶値の平均が60%より小さいと、制
御部22はノイズが非常に多いと判断し(ブロック18
4)、安全遮断状態に入り,適切な誤動作コードが発生
される.負サイクル割り込み(NAI) 前述のように、交流ライン電圧の負サイクルの時金光分
離器l8はオフ状態であるので、この間に光分離器l8
を試験することができる.制御システム10では、安全
上重要な交流入力信号は,誤動作が生じていなければ、
交流ライン電圧の正サイクルの時に制御部22に読まれ
た時にオンであるように設計されている.これらの交流
入力信号は誤動作状態が存在する場合同じ期間オフとな
る.したがって、NAIルーチンは、全ての安全重要交
流入力信号が電気的及び論理的に誤動作を警告すること
ができ、誤動作がないことを示すオン信号を発すればそ
れは実際の信号であり回路の誤動作でないことを確認す
る. NAIルーチンは交流ライン電圧の負サイクルの間に実
行される.交流入力信号は交流ライン電圧と位相同期し
ているので、交流入力信号と関連のある光分離器はオフ
状態を示しているはずである.したがって、制御部22
は光分離器と接続されている全ての入力をチェックする
(第9図ブロック185.186).これらの入力のう
ち1つでもオン状態であることを示していれば、誤動作
カウンタがカウントされる.誤動作カウンタは次にノイ
ズスレショルドカウントと比較される.誤動作カウンタ
のカウント値がノイズスレシジルドカウントより大きけ
れば(本実施例の場合、ノイズスレショルドカウントは
10とする)、直ちに安全遮断状態にはいる(第9図ブ
ロック188,190,192,194).逆に、オン
状態の入力がなければ、誤動作カウンタはクリアされる
(ブロック196).誤動作カウンタがクリアされるか
、あるいはカウント値がノイズスレショルドカウントよ
り小さければ、タイマ53の1つに入力された値によっ
てLDIルーチンが約2ライン周期実行されることにな
る,LDIルーチンについて次の章で説明する. 一 ゜口 LDI 一ンー 燃料パルブフィードバック及びラインドロップアウトの
特別な操作に関連して述べたように、一次的なラインド
ロップアウトは燃料主パルブが一次的に閉成する原因と
なる.これは望まし《ない「パフパック」、即ち小爆発
の原因となる可能性がある. 通常運転時には、LDIルーチンは実行されない,LD
Iルーチンは各NAIルーチン後2ラインサイクル実行
されるようになっているが、次のActルーチンの間に
取り消される(第5図ブロック98).t,たがって、
LDIルーチンが実行されるには、ACIルーチンが先
の2ライン周期の間実行されてはならない.これは恐ら
く停電状態の結果であり、システムは電源コンデンサ内
に蓄積された電力で動作している. 第lO図はLDIルーチンのフローチャートである.ブ
ロック200は、NAIルーチンのブロック198で示
されているラインドロップアウト割り込みを制御部22
が受け取ることを示している,LDIルーチンによって
安全重要負荷を遮断するにはイネーブルフラグをセット
しなくてはならない.したがって、制御部22は、イネ
ーブルフラグが正しくセットされているが調べる(ブロ
ック202),イネーブルフラグがセットされていなけ
れば、制御部22はLDIルーチンがら抜け出し、処理
を続ける.しかし、イネーブルフラグがセットされてい
ると、制御部22は安全重要負荷を遮断し、負荷遮断フ
ラグをセットする(ブロック204、206), LDIルーチンと類似する割り込みは、交流ライン電圧
を監視している電圧検出器によって発せられる停電割り
込みである.交流ライン電圧がある電圧値以下に低下す
ると、制御部22に割り込みが発生する.停電割り込み
は電力が完全に消失したときに発生され、これに対して
、LDIルーチンは一次的な電力消失の際に発生される
.停電割り込みが発生すると、制御部22は安全重要負
荷を直ちに遮断するルーチンを実行する.停電割り込み
は制御システムlOの始動時またはリセット時にも発生
され、燃料主バルブを確実にオフにする. 1 〜 制御システム10によって検出されるべき長時間にわた
るタイミングの精度不良がいくつかある.例えば,60
ヘルツで設計されたff+ff御システム10が50ヘ
ルツの電力線に接続された時、制御部22の水晶発信が
規定周波数の高調波で起こった時,制御部22のタイマ
またはプリスケラーのご動作等に上述の精度不良が起こ
る. タイミング精度は制御システム10における安全上重要
な要素であり、大きなタイミング精度不良が生じると、
制御部22は制御システムIOを安全遮断状態に設定す
る.しかしながら、信号線の周波数の不規則性は通常良
く起こることであり、制御システム10はこれらの不規
則性に対して耐久性がなければならない.安全上必要な
タイミング測定の精度は+lθ%である.言い換えれば
、ストップウオッチのような1/100秒単位の精度は
必要ない. タイミング精度試験のために2つのカウンタが用いられ
る.1つはACIルーチンに関して説明したタイミング
クロスチェックカウンタである.タイミングクロスチェ
ツクカウンタは交流ライン電圧の各正期間にカウントさ
れる.タイミング精度試験に用いられるもう1つのカウ
ンタは、水晶発振器9が制御するリアルタイムタイマに
よって駆動される『心音(heartbeat)Jタイ
マである.タイミング精度試験のフローチャートを第1
1図に示す.ブロック208は制御部22がタイミング
クロスチェックカウンタをリアルタイムカウンタと比較
することを表している.2つのカウントが+10%に等
しければタイミング誤動作カウンタが減数され、これら
が既にゼロであればタイミング試験ルーチンは完了する
(ブロック210,212). しかし、上述のカウントが+lO%に等しくなければ,
タイミング誤動作カウンタはカウントされる.タイミン
グ誤動作カウンタが所定のスレシジルド以下、例えば本
実施例ではlO以下であれば,タイミング試験ルーチン
は完了する.逆に、所定のスレシジルド以上の場合、制
御部22は制御システム10を安全遮断状態にし、対応
する誤動作コードを発生する(第」l図のブロック2l
4、216.218). 超−1一 本発明の制御システムは,バーナーまたはボイラーを運
転するのに用いられる交流入力信号の信頼性を向上する
ことができる.交流入力信号は,制御システムlO内の
制御部22が用いる論理信号と光的に分離されているの
で,過渡電圧が抑制され制御システムlOの論理回路素
子は電圧スノ〜イクから保護されている. 交流入力信号は交流ライン電圧と位相同期しており、交
流ライン電圧の正期間にのみあらわれる.したがって、
交流ライン電圧の負期間に光分離器18を試験し、光分
離回路の安全性と信頼性を確保することができる. 更に、交流入力信号は交流ライン電圧の「太い」部分の
間でのみ読み取られるので、ノイズが入力信号に発生す
ると、読み取り処理を妨害するので重要である. また、各交流入力信号は複数回サンプルされ、各サンプ
ルは別の時間に取り込まれるので、信号の品質を確保す
ることができる.交流入力信号が読み取られる時間は、
交流ライン電圧サイクルの「太い」部分にわたって時間
的に疑似ランダムにシフトされている.これによって、
入力論理信号の統一が同期ノイズによって破壊されない
ことを保証する. 入力論理信号は複数回読み取られ、以前のサイクルで読
み取られた値と比較される.更にグリッチビット及びグ
リッチマスクビットと組み合わせることによって、制御
システム10をノイズには反応せず、本当の信号変化に
は応答するようにすることができる. 交流入力信号の品質は、入力信号がノイズの影響を受け
た毎にカウンタをセットすることによって保証すること
ができる.これらのカウンタは所定のスレショルドと比
較され、信号品質が適切であるかどうか判別する. 更に、上述の技法によってレース状態をほぼ完全に防止
することができる.レース状態の可能性が検出された場
合、以降の信号処理は2ラインサイクル遅らされるので
、処理されたデータを基に何らかの決定が行なわれる前
にレース状態は終了していることになる. 以上本発明を実施例を参照して説明したが、本発明は上
述の実施例には限定されず、本発明の範囲を逸脱せずに
形式及び詳細の変更が可能であることは当業者には理解
されるであろう.
第1図は本発明のrM御システムのブロック図,第2図
は本発明の制御システムの詳細なブロック図、第3図は
本発明の光分離回路の略図、第4図は第1図のバーナー
/ボイラーi1mtシステムに供給される交流入力信号
の波形図の一部であり交流入力信号のデジタル信号処理
のタイミングを表す図、第5図はAC@り込み(ACI
)ルーチンのフローチャート、第6図は光リード割り込
み(ORI)ルーチンのフローチャート、第7A−7C
図は光入力信号調整タスク(OSCT)ルーチンのフロ
ーチャート、第7D図はシーケンスロジックルーチンの
フローチャート、第8図は入力信号品質試験(ISQT
)のフローチャート,第9図は負サイクル割り込み(N
AI)ルーチンのフローチャート、第lθ図はラインド
ロップアウト割り込み(LDI)ルーチンのフローチャ
ート,第ll図はタイミング試験ルーチンのフローチャ
一トである. 制御システム... 10 電源... 11 ボイラー/バーナー... 12 ボイラー制擺部... 14 光分離器... 18 マルチブレクサ回路...20 リレー...24 リレー接点...26 負荷...28 スイッチ...32、34、36、 特許出願人 山武ハネウエル株式会社 代理人 弁理士 松 下 義 治 第5 図 第 図 第7A図 第7C図 第7B図 M7D図 第8 図 第10図 第9 図 第11図 手続補正書 事件の表示 平成 2年特許願第 17685号 発明の名称 制御システムのレース状態防止方法及び装置補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都渋谷区渋谷2丁目12番19号名
称 山武ハネウエル株式会社代表者 井
戸 一 朗
は本発明の制御システムの詳細なブロック図、第3図は
本発明の光分離回路の略図、第4図は第1図のバーナー
/ボイラーi1mtシステムに供給される交流入力信号
の波形図の一部であり交流入力信号のデジタル信号処理
のタイミングを表す図、第5図はAC@り込み(ACI
)ルーチンのフローチャート、第6図は光リード割り込
み(ORI)ルーチンのフローチャート、第7A−7C
図は光入力信号調整タスク(OSCT)ルーチンのフロ
ーチャート、第7D図はシーケンスロジックルーチンの
フローチャート、第8図は入力信号品質試験(ISQT
)のフローチャート,第9図は負サイクル割り込み(N
AI)ルーチンのフローチャート、第lθ図はラインド
ロップアウト割り込み(LDI)ルーチンのフローチャ
ート,第ll図はタイミング試験ルーチンのフローチャ
一トである. 制御システム... 10 電源... 11 ボイラー/バーナー... 12 ボイラー制擺部... 14 光分離器... 18 マルチブレクサ回路...20 リレー...24 リレー接点...26 負荷...28 スイッチ...32、34、36、 特許出願人 山武ハネウエル株式会社 代理人 弁理士 松 下 義 治 第5 図 第 図 第7A図 第7C図 第7B図 M7D図 第8 図 第10図 第9 図 第11図 手続補正書 事件の表示 平成 2年特許願第 17685号 発明の名称 制御システムのレース状態防止方法及び装置補正をする
者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都渋谷区渋谷2丁目12番19号名
称 山武ハネウエル株式会社代表者 井
戸 一 朗
Claims (2)
- (1)複数の交流入力信号が存在するか否かを基に周期
的に決定ルーチンを実行する制御装置において、1つの
状態変化によって複数の交流入力信号が変化する可能性
があり、交流入力信号が存在するか否かは交流システム
信号の読み取りサイクルの内の半周期の間に読み取られ
、前記交流システム信号及び交流入力信号はほぼ位相同
期しており、前記制御装置が不完全な情報を基に決定を
行なうのを防止する方法において、 決定ルーチンを実行する前に、信号の存在、不存在の状
態が前回の決定ルーチンの実行以来変化したか否かを判
別し、 前回の決定ルーチン後交流入力信号の存在または不存在
に変化がある時は、交流システム信号の半サイクルの所
定回の期間決定ルーチンを遅らせるステップからなるこ
とを特徴とする制御システムのレース状態防止方法。 - (2)複数の交流入力信号が存在するか否かを基に周期
的に決定ルーチンを実行する制御装置において、1つの
状態変化によって複数の交流入力信号が変化する可能性
があり、交流入力信号が存在するか否かは交流システム
信号の読み取りサイクルの内の半周期の間に読み取られ
、前記交流システム信号及び交流入力信号はほぼ位相同
期しており、前記制御装置が不完全な情報を基に決定を
行なうのを防止する装置において、 決定ルーチンを実行する前に、信号の存在、不存在の状
態が前回の決定ルーチンの実行以来変化したか否かを判
別する判別手段と、 前回の決定ルーチン後交流入力信号の存在または不存在
に変化がある時は、交流システム信号の半サイクルの所
定回の期間決定ルーチンを遅らせる遅延手段とからなる
ことを特徴とする制御システムのレース状態防止装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/303,361 US4974179A (en) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | Method and apparatus for preventing race conditions in a control system |
US303361 | 1989-01-27 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02230301A true JPH02230301A (ja) | 1990-09-12 |
Family
ID=23171743
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017685A Pending JPH02230301A (ja) | 1989-01-27 | 1990-01-26 | 制御システムのレース状態防止方法及び装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4974179A (ja) |
JP (1) | JPH02230301A (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5086403A (en) * | 1990-03-09 | 1992-02-04 | Emerson Electric Co. | Liquid leak test probe with compensation for gas in line |
DE59302293D1 (de) * | 1993-12-24 | 1996-05-23 | Landis & Gyr Tech Innovat | Steuereinrichtung zur Betätigung von Schalteinrichtungen |
EP0660043B1 (de) * | 1993-12-24 | 1995-07-05 | Landis & Gyr Technology Innovation AG | Steuereinrichtung zur Betätigung von Schalteinrichtungen nach einem Zeitprogramm |
FR2761173B1 (fr) * | 1997-03-19 | 1999-05-14 | Schneider Automation | Module d'automate programmable |
JP6383310B2 (ja) * | 2015-03-18 | 2018-08-29 | アズビル株式会社 | 燃焼制御装置および燃焼システム |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4308098A (en) * | 1974-11-08 | 1981-12-29 | Westinghouse Electric Corp. | Method of electrically converting an analog signal into a digital representation |
ATE19570T1 (de) * | 1982-01-26 | 1986-05-15 | Studer Willi Ag | Verfahren und schaltungsanordnung zur messung der zeitdifferenz zwischen abtastzeitpunkten zweier abgetasteter signale, insbesondere einund ausgangssignale eines abtastratenumsetzers. |
US4773028A (en) * | 1984-10-01 | 1988-09-20 | Tektronix, Inc. | Method and apparatus for improved monitoring and detection of improper device operation |
FR2580819B1 (fr) * | 1985-04-23 | 1987-05-15 | Commissariat Energie Atomique | Systeme pour detecter la presence d'un signal pur dans un signal bruite discret mesure a taux moyen de bruit constant avec une probabilite de fausse detection inferieure a un taux de fausse detection predetermine. |
US4684989A (en) * | 1986-02-07 | 1987-08-04 | Rca Corporation | Signal background noise detector |
US4829457A (en) * | 1987-01-20 | 1989-05-09 | Honeywell Incorporated | Overload protection circuit for solid state switch |
US4800562A (en) * | 1987-04-27 | 1989-01-24 | Northern Telecom Limited | Circuit and method for monitoring the quality of data in a data stream |
US4843580A (en) * | 1987-06-24 | 1989-06-27 | Delco Electronics Corporation | Noise immune crankshaft pulse position developing apparatus |
-
1989
- 1989-01-27 US US07/303,361 patent/US4974179A/en not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-01-26 JP JP2017685A patent/JPH02230301A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4974179A (en) | 1990-11-27 |
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